KR20210056244A - Phenalkamine epoxy curing agents from methylene bridged poly(cyclohexyl-aromatic) amines and epoxy resin compositions containing the same - Google Patents

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가우리 산카 랄
마이클 쿡
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에보니크 오퍼레이션즈 게엠베하
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Abstract

The present invention relates to novel structural classes of phenalkamines, a phenalkamine curing agent composition, a method for preparing such phenalkamines, and a method for preparing the composition. The phenalkamine curing agent composition of the present invention can be prepared by making cardanol react with a mixture of an aldehyde compound and a methylene crosslinked poly(cycloaliphatic-aromatic)amine. The curing agent composition may be used to cure, harden, and/or crosslink epoxy resins.

Description

메틸렌 가교된 폴리(시클로헥실-방향족) 아민으로부터의 페날카민 에폭시 경화제 및 그것을 함유하는 에폭시 수지 조성물 {PHENALKAMINE EPOXY CURING AGENTS FROM METHYLENE BRIDGED POLY(CYCLOHEXYL-AROMATIC) AMINES AND EPOXY RESIN COMPOSITIONS CONTAINING THE SAME}Phenalkamine epoxy curing agent from methylene cross-linked poly(cyclohexyl-aromatic) amine and epoxy resin composition containing it {PHENALKAMINE EPOXY CURING AGENTS FROM METHYLENE BRIDGED POLY(CYCLOHEXYL-AROMATIC) AMINES AND EPOXY RESIN COMPOSITIONS CONTAINING THE SAME}

만니히(Mannich) 반응은 알데히드, 예컨대 포름알데히드와 페놀계 화합물과 아민의 반응에 기초한다. 다양한 형태의 페놀계 화합물, 아민 및 알데히드가 이러한 반응에 사용된다. 만니히 염기 생성물은 에폭시 수지의 경화에 특히 적합하다.The Mannich reaction is based on the reaction of aldehydes such as formaldehyde with phenolic compounds and amines. Various types of phenolic compounds, amines and aldehydes are used in this reaction. Mannich base products are particularly suitable for curing epoxy resins.

페날카민 경화제는 캐슈넛 껍질액의 페놀계 추출물인 카르다놀, 알데히드 화합물, 예컨대 포름알데히드, 및 아민을 반응시킴으로써 수득되는 만니히 염기의 계열이다. 일반적으로, 그것은 80-100℃에서 1몰당량의 카르다놀과 1 내지 2몰당량의 지방족 폴리에틸렌 폴리아민과 1 내지 2몰당량의 포름알데히드의 반응으로부터 제조된다. 방향족 폴리아민이 또한 이러한 반응에 적합하다.The phenalkamine curing agent is a series of Mannich bases obtained by reacting cardanol, a phenolic extract of cashew nut shell liquid, an aldehyde compound such as formaldehyde, and an amine. Generally, it is prepared from the reaction of 1 molar equivalent of cardanol with 1 to 2 molar equivalents of aliphatic polyethylene polyamine and 1 to 2 molar equivalents of formaldehyde at 80-100°C. Aromatic polyamines are also suitable for this reaction.

카르돌라이트 인크.(Cardolite Inc.)로부터 상업적으로 입수 가능한 페날카민 NC 541 및 NC 540 및 에보닉 코포레이션(Evonik Corp.)으로부터 입수 가능한 선미드(Sunmide) CX105는 아민 공급원으로서 에틸렌디아민 및 디에틸렌트리아민을 사용한다. 에보닉 코포레이션으로부터 입수 가능한 선미드 1151 페날카민은 아민 원료로서 m-크실렌디아민을 사용한다.Phenalkamine NC 541 and NC 540 commercially available from Cardolite Inc. and Sunmide CX105 available from Evonik Corp. are ethylenediamine and diethylene as amine sources as amine sources. Triamine is used. Sunmid 1151 phenalkamine, available from Evonik Corporation, uses m-xylenediamine as an amine source.

페날카민은 실온 또는 저온 경화 응용분야를 위한 우수한 에폭시 수지 하드너(hardener)이다. 추가로, 그것은 우수한 화학적 내성, 탁월한 내수성, 에폭시 수지와의 우수한 상용성, 낮은 독성 및 우수한 가요성을 제공한다. 결과적으로, 그것은 해양, 산업적 유지보수 및 토목 공학 응용분야에 사용된다.Phenalkamine is an excellent epoxy resin hardener for room temperature or low temperature cure applications. In addition, it provides good chemical resistance, excellent water resistance, good compatibility with epoxy resins, low toxicity and good flexibility. Consequently, it is used in marine, industrial maintenance and civil engineering applications.

GB 특허 번호 1,529,740에는 카르다놀로부터 제조된 폴리(아미노알킬렌) 치환된 페놀 (하기 구조)과 폴리에틸렌 폴리아민과 포름알데히드의 혼합물로서의 페날카민이 기술되어 있다. 일반적으로, 이러한 생성물의 분자량 분포의 용이한 제어는 가능하지 않으므로 그것은 대부분 점성 액체이다.GB Patent No. 1,529,740 describes phenalkamine as a mixture of poly(aminoalkylene) substituted phenols (structure below) prepared from cardanol and polyethylene polyamines and formaldehyde. In general, easy control of the molecular weight distribution of these products is not possible and therefore it is mostly a viscous liquid.

Figure pat00001
Figure pat00001

R = 15개의 탄소 원자를 갖는 히드로카르빌 치환기, x = 1-5, n = 1-3, R' = H.R = hydrocarbyl substituent having 15 carbon atoms, x = 1-5, n = 1-3, R'= H.

U.S. 특허 번호 6,262,148 B1에는 방향족 또는 지환족 고리를 갖는 페날카민의 조성물이 기술되어 있다. 이러한 조성물은 카르다놀과 알데히드 및 지환족 또는 방향족 폴리아민으로부터 제조되었다. 국제 출원 공개 번호 WO 2009/080209 A1에는 폴리아민 염과 블렌딩된 페날카민을 포함하는 에폭시 경화제의 제조가 기술되어 있다. 이러한 경화제는 에폭시 수지의 경화 속도를 향상시키기 위해 사용되었다.U.S. Patent No. 6,262,148 B1 describes a composition of phenalkamine having an aromatic or alicyclic ring. These compositions were prepared from cardanol and aldehydes and alicyclic or aromatic polyamines. International Application Publication No. WO 2009/080209 A1 describes the preparation of an epoxy curing agent comprising phenalkamine blended with a polyamine salt. This curing agent was used to improve the curing speed of the epoxy resin.

발명의 간단한 요약Brief summary of the invention

본 발명은 아민 공급원으로서의 메틸렌 가교된 폴리(시클로지방족-방향족)아민 (때때로 "MPCA"라고 지칭됨)의 혼합물을 사용하여 수득되는 페날카민에 관한 것이다. 따라서, 본 개시내용에서는 신규한 구조 계열의 페날카민, 경화제 조성물, 이러한 페날카민의 제조 방법, 및 이러한 조성물의 제조 방법이 개시된다. 이러한 경화제 조성물은 에폭시 수지를 경화, 하드닝(harden) 및/또는 가교시키는 데 사용될 수 있다. 추가로, 이러한 본 발명의 페날카민 경화제는 주위 온도 (23℃)에서 <8h 후 또는 5℃에서 <16h 후에 에폭시 코팅의 건조 경화를 제공할 수 있고, 향상된 저온 표면 외관 및 개선된 화학적 내성에 의해 드러난 바와 같은 개선된 코팅 성능을 제공한다. 이러한 특성의 조합으로 인해, MPCA 기재의 페날카민은 오일 및 가스 분야에서 화학 물질의 운송 및 저장을 위해 개선된 화학적 내성을 필요로 하는 저온 탱크 라이닝을 위한 경화제로서 추가로 사용될 수 있다.The present invention relates to a phenalkamine obtained using a mixture of methylene crosslinked poly(cycloaliphatic-aromatic) amines (sometimes referred to as "MPCA") as amine source. Accordingly, the present disclosure discloses a novel structural family of phenalkamine, a curing agent composition, a method of preparing such phenalkamine, and a method of preparing such a composition. Such curing agent compositions can be used to cure, harden and/or crosslink the epoxy resin. Additionally, these phenalkamine curing agents of the present invention can provide dry curing of epoxy coatings after <8 h at ambient temperature (23° C.) or after <16 h at 5° C., and have improved low temperature surface appearance and improved chemical resistance. It provides improved coating performance as demonstrated by. Due to the combination of these properties, MPCA based phenalkamine can additionally be used as a curing agent for cold tank linings that require improved chemical resistance for the transport and storage of chemicals in the oil and gas field.

본 발명의 MPCA 기재의 페날카민은 최신 페날카민에 비해 더 빠른 아민-에폭시 반응 속도를 제공한다는 이점을 갖는다. 이러한 독특한 특성은 에틸렌디아민과 같은 알킬렌 아민으로부터 유도된 전통적인 페날카민 생성물에 비해 카르밤화(carbamate) 경향이 더 낮고 코팅 건조 시간이 더 짧다는 이점을 제공한다. 추가로, 본 발명의 MPCA 페날카민 경화제를 기재로 하는 코팅 조성물은 알콜 (에탄올, 메탄올), 크실렌, 케톤 (메틸 이소부틸 케톤), 가성 소다 및 황산을 포함하는 다양한 화학 시약에 대해 매우 우수한 화학적 내성을 나타내며, 이러한 점에서 에틸렌디아민으로부터 유도된 페날카민으로부터 제조된 코팅보다 더 뛰어나다.The MPCA-based phenalkamine of the present invention has the advantage of providing a faster amine-epoxy reaction rate compared to the state-of-the-art phenalkamine. This unique property offers the advantage of a lower tendency to carbamate and shorter coating drying times compared to traditional phenalkamine products derived from alkylene amines such as ethylenediamine. In addition, the coating composition based on the MPCA phenalkamine curing agent of the present invention is very good for a variety of chemical reagents including alcohol (ethanol, methanol), xylene, ketone (methyl isobutyl ketone), caustic soda and sulfuric acid. It exhibits resistance and in this respect is superior to coatings made from phenalkamine derived from ethylenediamine.

MPCA 혼합물의 제조에 있어서, 상당한 양의 올리고머를 함유하는 포름알데히드와 아닐린 또는 톨루이딘의 축합 생성물을 촉매작용적 수소화 공정에 적용한다. 휘발성이 더 높은 수소화 및 부분 수소화된 생성물을 증류시켜 분리함으로써, 원래 혼합물의 더 무거운 성분 (MPCA) 또는 저부 생성물을 수득한다. MPCA는 하기 화학 구조에 의해 표현된다:In the preparation of MPCA mixtures, the condensation product of formaldehyde and aniline or toluidine containing significant amounts of oligomers is subjected to a catalytic hydrogenation process. The more volatile hydrogenated and partially hydrogenated products are separated by distillation to give the heavier component (MPCA) or bottom product of the original mixture. MPCA is represented by the following chemical structure:

Figure pat00002
Figure pat00002

여기서, R은 서로 독립적으로 H 및 CH3으로부터 선택되고;

Figure pat00003
은 서로 독립적으로 시클로헥실 및 페닐로부터 선택되고; A는 서로 독립적으로 CH2 및 NH로부터 선택되고; B는 서로 독립적으로 H, OH, 및 NH2로부터 선택되고; y = 0-1이고; z = 0-1이고; y와 z의 합은 0 내지 2이다.Wherein R is independently of each other selected from H and CH 3;
Figure pat00003
Are each independently selected from cyclohexyl and phenyl; A is independently of each other selected from CH 2 and NH; B is independently of each other selected from H, OH, and NH 2; y = 0-1; z = 0-1; The sum of y and z is 0 to 2.

본 발명은 카르다놀 (하기 화학식 III에 따른 구조)을 MPCA (상기 화학식 II에 따른 구조) 및 알데히드와 반응시킴으로써 하기 화학식 IV에 따른 구조에 의해 나타내어지는 조성물을 얻음으로써 수득된 페날카민 혼합물에 관한 것이다. 화학식 IV는 알데히드와 카르다놀과 MPCA의 하나의 아미노 기의 조성물을 나타내지만, MPCA의 다른 아미노 기가 유사한 방식으로 반응하여 아민-치환된 생성물의 혼합물을 생성하는 것이 가능하다.The present invention relates to a phenalkamine mixture obtained by reacting cardanol (structure according to formula III below) with MPCA (structure according to formula II above) and an aldehyde to obtain a composition represented by the structure according to formula IV below. will be. Formula IV shows a composition of an aldehyde with cardanol and one amino group of MPCA, but it is possible for the other amino groups of MPCA to react in a similar manner to produce a mixture of amine-substituted products.

Figure pat00004
Figure pat00004

여기서, n = 0, 2, 4, 또는 6이고; R은 서로 독립적으로 H 및 CH3으로부터 선택되고;

Figure pat00005
은 서로 독립적으로 시클로헥실 및 페닐로부터 선택되고; A는 서로 독립적으로 CH2 및 NH로부터 선택되고; B는 서로 독립적으로 H, OH, 및 NH2로부터 선택되고; R' = H, C1-C10 알킬, Ph, C5-C6 시클로지방족 기, 또는 C5-C10 방향족 기이고; y = 0-1이고; z = 0-1이고; y와 z의 합은 0 내지 2이다. 바람직하게는, R' = H 또는 C1 알킬이다.Where n = 0, 2, 4, or 6; R are each independently selected from H and CH 3;
Figure pat00005
Are each independently selected from cyclohexyl and phenyl; A is independently of each other selected from CH 2 and NH; B is independently of each other selected from H, OH, and NH 2; R'= H, C 1 -C 10 alkyl, Ph, C 5 -C 6 cycloaliphatic group, or C 5 -C 10 aromatic group; y = 0-1; z = 0-1; The sum of y and z is 0 to 2. Preferably, R'= H or C 1 alkyl.

본 개시내용은 또한 화학식 (IV)의 페날카민 혼합물을 포함하는 경화제 조성물을 제공한다.The present disclosure also provides a curing agent composition comprising a phenalkamine mixture of formula (IV).

본 개시내용의 바람직한 경화제 조성물은 100% 고체를 기준으로 약 50 내지 약 500의 아민 수소 당량 (AHEW)을 갖는다. 또 다른 측면에서, 본 개시내용은 아민-에폭시 조성물 및 그로부터 제조된 경화된 생성물을 제공한다. 예를 들어, 본 개시내용에 따른 아민-에폭시 조성물은 적어도 하나의 카르다놀 기를 포함하고 적어도 두 개의 활성 아민 수소 원자를 갖는 신규한 페날카민 조성물을 함유하는 경화제 조성물 및 적어도 하나의 다관능성 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 조성물을 포함한다.Preferred curing agent compositions of the present disclosure have an amine hydrogen equivalent weight (AHEW) of about 50 to about 500 based on 100% solids. In another aspect, the present disclosure provides amine-epoxy compositions and cured products made therefrom. For example, an amine-epoxy composition according to the present disclosure comprises a curing agent composition and at least one polyfunctional epoxy resin containing a novel phenalkamine composition comprising at least one cardanol group and having at least two active amine hydrogen atoms. It includes an epoxy composition comprising a.

본 개시내용은 또한 에폭시 수지를 위한 하드너로서의 화학식 (IV)의 페날카민 혼합물을 포함하는 경화제 조성물의 용도를 제공한다.The present disclosure also provides the use of a curing agent composition comprising a phenalkamine mixture of formula (IV) as a hardener for an epoxy resin.

본원에 개시된 아민-에폭시 조성물로부터 제조된 제조 물품은 접착제, 코팅, 프라이머, 밀봉제, 경화 화합물, 건축 자재, 바닥재 제품, 및 복합 제품을 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 추가로, 이러한 코팅, 프라이머, 밀봉제, 또는 경화 화합물은 금속 또는 시멘트질 기재에 도포될 수 있다. 경화제와 에폭시 수지의 혼합물은 종종 높은 광택도 및 투명도를 갖는 접촉 생성물을 수득하기 위한 "숙성 시간(ripening time)"을 필요로 하지 않는다. 숙성 시간 또는 육성 시간은 에폭시 수지와 아민의 혼합과 목표 기재에의 생성물의 도포 사이의 시간으로서 정의된다. 그것은 또한 혼합물이 투명해지는 데 필요한 시간으로서 정의될 수 있다.Articles of manufacture made from the amine-epoxy compositions disclosed herein include, but are not limited to, adhesives, coatings, primers, sealants, curing compounds, building materials, flooring products, and composite products. Additionally, such coatings, primers, sealants, or curing compounds can be applied to metal or cementitious substrates. Mixtures of curing agents and epoxy resins often do not require a "ripening time" to obtain a contact product with high gloss and transparency. The maturation time or growth time is defined as the time between mixing of the epoxy resin and amine and application of the product to the target substrate. It can also be defined as the time required for the mixture to become transparent.

본 발명의 신규한 페날카민 혼합물은 카르다놀을 알데히드 화합물 및 MPCA와 반응시켜 하기 화학식 (IV)에 따른 구조에 의해 나타내어지는 조성물을 생성함으로써 제조될 수 있다:The novel phenalkamine mixture of the present invention can be prepared by reacting cardanol with an aldehyde compound and MPCA to produce a composition represented by the structure according to formula (IV):

Figure pat00006
Figure pat00006

여기서, n = 0, 2, 4, 또는 6이고; R은 서로 독립적으로 H 및 CH3으로부터 선택되고;

Figure pat00007
은 서로 독립적으로 시클로헥실 및 페닐로부터 선택되고; A는 서로 독립적으로 CH2 및 NH로부터 선택되고; B는 서로 독립적으로 H, OH, 및 NH2로부터 선택되고; R' = H, C1-C10 알킬, Ph, C5-C6 시클로지방족 기, 또는 C5-C10 방향족 기이고; y = 0-1이고; z = 0-1이고; y와 z의 합은 0 내지 2이다. 바람직하게는, R' = H 또는 C1 알킬이다.Where n = 0, 2, 4, or 6; R are each independently selected from H and CH 3;
Figure pat00007
Are each independently selected from cyclohexyl and phenyl; A is independently of each other selected from CH 2 and NH; B is independently of each other selected from H, OH, and NH 2; R'= H, C 1 -C 10 alkyl, Ph, C 5 -C 6 cycloaliphatic group, or C 5 -C 10 aromatic group; y = 0-1; z = 0-1; The sum of y and z is 0 to 2. Preferably, R'= H or C 1 alkyl.

바람직한 실시양태에서, 페날카민 혼합물은 하기 화학식 (V)에 따른 구조에 의해 표현된다:In a preferred embodiment, the phenalkamine mixture is represented by the structure according to formula (V):

Figure pat00008
Figure pat00008

여기서, n = 0, 2, 4, 또는 6이고; R은 서로 독립적으로 H 및 CH3으로부터 선택되고;

Figure pat00009
은 서로 독립적으로 시클로헥실 및 페닐로부터 선택되고; A는 서로 독립적으로 CH2 및 NH로부터 선택되고; B는 서로 독립적으로 H, OH, 및 NH2로부터 선택되고; R' = H, C1-C10 알킬, Ph, C5-C6 시클로지방족 기, 또는 C5-C10 방향족 기이고; y = 0-1이고; z = 0-1이고; y와 z의 합은 0 내지 2이다. 바람직하게는, R' = H 또는 C1 알킬이다.Where n = 0, 2, 4, or 6; R are each independently selected from H and CH 3;
Figure pat00009
Are each independently selected from cyclohexyl and phenyl; A is independently of each other selected from CH 2 and NH; B is independently of each other selected from H, OH, and NH 2; R'= H, C 1 -C 10 alkyl, Ph, C 5 -C 6 cycloaliphatic group, or C 5 -C 10 aromatic group; y = 0-1; z = 0-1; The sum of y and z is 0 to 2. Preferably, R'= H or C 1 alkyl.

또 다른 바람직한 실시양태에서, 페날카민 혼합물은 하기 화학식 (VI)에 따른 구조에 의해 표현된다:In another preferred embodiment, the phenalkamine mixture is represented by the structure according to formula (VI):

Figure pat00010
Figure pat00010

여기서, n = 0, 2, 4, 또는 6이고;

Figure pat00011
은 서로 독립적으로 시클로헥실 및 페닐로부터 선택되고; A는 서로 독립적으로 CH2 및 NH로부터 선택되고; B는 서로 독립적으로 H, OH, 및 NH2로부터 선택되고; R' = H, C1-C10 알킬, Ph, C5-C6 시클로지방족 기, 또는 C5-C10 방향족 기이고; y = 0-1이고; z = 0-1이고; y와 z의 합은 0 내지 2이다. 바람직하게는, R' = H 또는 C1 알킬이다.Where n = 0, 2, 4, or 6;
Figure pat00011
Are each independently selected from cyclohexyl and phenyl; A is independently of each other selected from CH 2 and NH; B is independently of each other selected from H, OH, and NH 2; R'= H, C 1 -C 10 alkyl, Ph, C 5 -C 6 cycloaliphatic group, or C 5 -C 10 aromatic group; y = 0-1; z = 0-1; The sum of y and z is 0 to 2. Preferably, R'= H or C 1 alkyl.

바람직하게는, 페날카민 혼합물은 하기 군으로부터 선택된 적어도 하나의 페날카민을 포함한다:Preferably, the phenalkamine mixture comprises at least one phenalkamine selected from the group:

Figure pat00012
Figure pat00012

Figure pat00013
Figure pat00013

여기서, n = 0, 2, 4, 또는 6이고; R' = H, C1-C10 알킬, Ph, C5-C6 시클로지방족 기, 또는 C5-C10 방향족 기이다. 바람직한 실시양태에서, 페날카민 혼합물은 상기 군에 열거된 각각의 6종의 페날카민을 포함한다. 바람직하게는, 화학식 (VII), (VIII), (IX), (X), (XI) 및 (XII)의 페날카민으로부터 선택된 6종의 페날카민을 포함하는 페날카민 혼합물을 포함하는 경화제 조성물에 있어서, 페날카민은 하기와 같이 혼합물에 존재한다: 3-9wt%의 화학식 (VII)의 페날카민, 3-11wt%의 화학식 (VIII)의 페날카민, 30-45wt%의 화학식 (IX)의 페날카민, 10-17wt%의 화학식 (X)의 페날카민, 5-10wt%의 화학식 (XI)의 페날카민, 및 15-30wt%의 화학식 (XII)의 페날카민. 바람직하게는, R' = H 또는 C1 알킬이다.Where n = 0, 2, 4, or 6; R'= H, C 1 -C 10 alkyl, Ph, C 5 -C 6 cycloaliphatic group, or C 5 -C 10 aromatic group. In a preferred embodiment, the phenalkamine mixture comprises each of the six phenalkamines listed in the group above. Preferably, it comprises a phenalkamine mixture comprising six phenalkamines selected from phenalkamines of formulas (VII), (VIII), (IX), (X), (XI) and (XII). In the curing agent composition, phenalkamine is present in the mixture as follows: 3-9 wt% of phenalkamine of formula (VII), 3-11 wt% of phenalkamine of formula (VIII), 30-45 wt% Phenalkamine of formula (IX), 10-17 wt% of phenalkamine of formula (X), 5-10 wt% of phenalkamine of formula (XI), and 15-30 wt% of phenalka of formula (XII) Min. Preferably, R'= H or C 1 alkyl.

본 개시내용은 또한 임의의 화학식 (IV), (V), 또는 (VI)의 페날카민 혼합물을 포함하는 경화제 조성물을 제공한다. 바람직한 실시양태에서, 경화제 조성물은 화학식 (VII), (VIII), (IX), (X), (XI), 또는 (XII)의 적어도 하나의 페날카민을 포함하는 페날카민 혼합물을 포함한다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 경화제 조성물은 화학식 (VII), (VIII), (IX), (X), (XI) 및 (XII)의 페날카민으로부터 선택된 6종의 페날카민을 포함하는 페날카민 혼합물을 포함한다.The present disclosure also provides a curing agent composition comprising a mixture of phenalkamine of any of formula (IV), (V), or (VI). In a preferred embodiment, the curing agent composition comprises a phenalkamine mixture comprising at least one phenalkamine of formula (VII), (VIII), (IX), (X), (XI), or (XII). . In another preferred embodiment, the curing agent composition comprises six phenalkamines selected from phenalkamines of formulas (VII), (VIII), (IX), (X), (XI) and (XII). Contains a mixture of sharpen.

바람직한 실시양태에서, 경화제 조성물은 적어도 두 개의 아민 관능기를 갖는 추가의 아민을 추가로 포함할 수 있다. 본 발명의 페날카민 경화제는 에폭시 수지의 경화를 위해 (공-경화제로서의) 추가의 아민 경화제와 조합되어 사용될 수 있다.In a preferred embodiment, the curing agent composition may further comprise additional amines having at least two amine functional groups. The phenalkamine curing agent of the present invention can be used in combination with an additional amine curing agent (as a co-curing agent) for curing the epoxy resin.

적어도 두 개의 아민 관능기를 갖는 추가의 아민의 바람직한 예는 디에틸렌트리아민 (DETA), 트리에틸렌테트라민 (TETA), 테트라에틸렌펜타민 (TEPA), 펜타에틸렌헥사민 (PEHA), 헥사메틸렌디아민 (HMDA), 1,3-펜탄디아민 (디텍(DYTEK)TM EP), 2-메틸-1,5-펜탄디아민 (디텍TM A), 트리아미노노난, N-(2-아미노에틸)-1,3-프로판디아민 (N3-아민), N,N'-1,2-에탄디일비스-1, 3-프로판디아민 (N4-아민), 또는 디프로필렌트리아민; 아릴지방족 아민, 예컨대 m-크실릴렌디아민 (mXDA), 또는 p-크실릴렌디아민; 시클로지방족 아민, 예컨대 1,3-비스(아미노메틸)시클로헥실아민 (1,3-BAC), 이소포론 디아민 (IPDA), 4,4'-메틸렌비스시클로헥산아민, 1,2-디아미노시클로헥실아민 (DCHA), 아미노프로필시클로헥실아민 (APCHA), 메틸렌 가교된 폴리(시클로지방족-방향족) 아민, 예컨대 MPCA, 방향족 아민, 예컨대 m-페닐렌디아민, 디아미노디페닐메탄 (DDM), 또는 디아미노디페닐설폰 (DDS); 헤테로시클릭 아민, 예컨대 N-아미노에틸피페라진 (NAEP), 또는 3,9-비스(3-아미노프로필)2,4,8,10-테트라옥사스피로 (5,5)운데칸; 알콕시 기가 옥시에틸렌, 옥시프로필렌, 옥시-1,2-부틸렌, 옥시-1,4-부틸렌일 수 있는 폴리알콕시아민 또는 그의 공중합체, 예컨대 4,7-디옥사데칸-1,10-디아민, l-프로판아민, 3,3'-(옥시비스(2,1-에탄디일옥시))비스(디아미노프로필화된 디에틸렌 글리콜) (안카민(ANCAMINE)1922A), 폴리(옥시(메틸-1,2-에탄디일)), α-(2-아미노메틸에틸) ω-(2-아미노메틸에톡시) (제파민(JEFFAMINE) D 230, D-400), 트리에틸렌글리콜디아민 및 올리고머 (제파민XTJ-504, 제파민 XTJ-512), 폴리(옥시(메틸-1,2-에탄디일)), α,α'-(옥시디-2,1-에탄디일)비스(ω-(아미노메틸에톡시)) (제파민 XTJ-511), 비스(3-아미노프로필)폴리테트라히드로푸란 350, 비스(3-아미노프로필)폴리테트라히드로푸란 750, 폴리(옥시(메틸-1,2-에탄디일)), α-히드로-ω-(2-아미노메틸에톡시)에테르와 2-에틸-2-(히드록시메틸)-1,3-프로판디올 (3:I) (제파민 T-403), 및 디아미노프로필디아미노프로필 디프로필렌 글리콜을 포함한다.Preferred examples of further amines having at least two amine functional groups are diethylenetriamine (DETA), triethylenetetramine (TETA), tetraethylenepentamine (TEPA), pentaethylenehexamine (PEHA), hexamethylenediamine ( HMDA), 1,3-pentanediamine (DYTEK EP), 2-methyl-1,5-pentanediamine (Ditec™ A), triaminononane, N-(2-aminoethyl)-1, 3-propanediamine (N 3 -amine), N,N'-1,2-ethanediylbis-1, 3-propanediamine (N 4 -amine), or dipropylenetriamine; Arylaliphatic amines such as m-xylylenediamine (mXDA), or p-xylylenediamine; Cycloaliphatic amines such as 1,3-bis(aminomethyl)cyclohexylamine (1,3-BAC), isophorone diamine (IPDA), 4,4'-methylenebiscyclohexanamine, 1,2-diaminocyclo Hexylamine (DCHA), aminopropylcyclohexylamine (APCHA), methylene crosslinked poly(cycloaliphatic-aromatic) amines such as MPCA, aromatic amines such as m-phenylenediamine, diaminodiphenylmethane (DDM), or Diaminodiphenylsulfone (DDS); Heterocyclic amines such as N-aminoethylpiperazine (NAEP), or 3,9-bis(3-aminopropyl)2,4,8,10-tetraoxaspiro (5,5)undecane; Polyalkoxyamines or their copolymers, such as 4,7-dioxadecane-1,10-diamine, in which the alkoxy group may be oxyethylene, oxypropylene, oxy-1,2-butylene, oxy-1,4-butylene, 1-propanamine, 3,3'-(oxybis(2,1-ethandiyloxy))bis(diaminopropylated diethylene glycol) (ANCAMINE 1922A), poly(oxy(methyl- 1,2-ethanediyl)), α-(2-aminomethylethyl) ω-(2-aminomethylethoxy) (JEFFAMINE D 230, D-400), triethylene glycoldiamine and oligomer (agent Phamine XTJ-504, Jeffamine XTJ-512), poly(oxy(methyl-1,2-ethandiyl)), α,α'-(oxydi-2,1-ethandiyl)bis(ω-(aminomethyl) Ethoxy)) (Jeffamine XTJ-511), bis(3-aminopropyl)polytetrahydrofuran 350, bis(3-aminopropyl)polytetrahydrofuran 750, poly(oxy(methyl-1,2-ethanediyl) )), α-hydro-ω-(2-aminomethylethoxy) ether and 2-ethyl-2-(hydroxymethyl)-1,3-propanediol (3:I) (Jeffamine T-403), And diaminopropyldiaminopropyl dipropylene glycol.

적어도 두 개의 아민 관능기를 갖는 다른 추가의 아민은 아미도아민 및 폴리아미드 경화제를 포함한다. 폴리아미드 경화제는 이량체화된 지방산 (이량체 산)과 폴리에틸렌아민의 반응 생성물, 및 통상적으로 분자량 및 점도를 제어하는 것을 돕는 특정량의 단량체성 지방산으로 구성된다. "이량체화된" 또는 "이량체" 또는 "중합된" 지방산은 불포화된 지방산으로부터 수득된 중합된 산을 지칭한다. 폴리아미드의 제조에 또한 사용되는 통상적인 일관능성 불포화된 C-6 내지 C-20 지방산은 톨유 지방산 (TOFA) 또는 콩 지방산 등을 포함한다.Other additional amines having at least two amine functional groups include amidoamines and polyamide curing agents. The polyamide curing agent consists of the reaction product of a dimerized fatty acid (dimeric acid) and polyethyleneamine, and typically a certain amount of monomeric fatty acid that helps control the molecular weight and viscosity. A “dimerized” or “dimer” or “polymerized” fatty acid refers to a polymerized acid obtained from an unsaturated fatty acid. Typical monofunctional unsaturated C-6 to C-20 fatty acids also used in the production of polyamides include tall oil fatty acids (TOFA) or soy fatty acids and the like.

적어도 두 개의 아민 관능기를 갖는 다른 추가의 아민은 페날카민, 및 페놀계 화합물과 아민과 포름알데히드의 만니히 염기를 포함한다. 본 개시내용은 또한 아민-에폭시 조성물 및 그로부터 제조된 경화된 생성물을 제공한다. 후자는Other additional amines having at least two amine functional groups include phenalkamine and phenolic compounds and the Mannich base of amine and formaldehyde. The present disclosure also provides amine-epoxy compositions and cured products made therefrom. The latter is

(a) 하기에 나타내어진 카르다놀의 MPCA 유도된 만니히 염기 (페날카민)를 포함하는 경화제 조성물(a) a curing agent composition comprising the MPCA-derived Mannich base (phenalkamine) of cardanol shown below

Figure pat00014
Figure pat00014

(여기서, n = 0, 2, 4, 또는 6이고; R은 서로 독립적으로 H 및 CH3으로부터 선택되고;

Figure pat00015
은 서로 독립적으로 시클로헥실 및 페닐로부터 선택되고; A는 서로 독립적으로 CH2 및 NH로부터 선택되고; B는 서로 독립적으로 H, OH, 및 NH2로부터 선택되고; R' = H, C1-C10 알킬, Ph, C5-C6 시클로지방족 기, 또는 C5-C10 방향족 기이고; y = 0-1이고; z = 0-1이고; y와 z의 합은 0 내지 2임)과(Where n = 0, 2, 4, or 6; R are each independently selected from H and CH 3;
Figure pat00015
Are each independently selected from cyclohexyl and phenyl; A is independently of each other selected from CH 2 and NH; B is independently of each other selected from H, OH, and NH 2; R'= H, C 1 -C 10 alkyl, Ph, C 5 -C 6 cycloaliphatic group, or C 5 -C 10 aromatic group; y = 0-1; z = 0-1; the sum of y and z is 0 to 2) and

(b) 적어도 하나의 다관능성 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 조성물(b) an epoxy composition comprising at least one polyfunctional epoxy resin

의 반응 생성물을 포함한다.It contains the reaction product of.

본 개시내용은 또한 에폭시 수지를 위한 하드너로서의 임의의 화학식 (IV), (V) 또는 (VI)의 페날카민 혼합물을 포함하는 경화제 조성물의 용도를 제공한다. 본 개시내용은 또한 에폭시 수지를 위한 하드너로서의 화학식 (VII), (VIII), (IX), (X), (XI), 또는 (XII)의 적어도 하나의 페날카민을 포함하는 페날카민 혼합물을 포함하는 경화제 조성물의 용도를 제공한다. 바람직한 실시양태에서, 경화제 조성물은 화학식 (VII), (VIII), (IX), (X), (XI) 및 (XII)의 페날카민으로부터 선택된 적어도 6종의 페날카민을 포함하는 페날카민 혼합물을 포함한다.The present disclosure also provides the use of a curing agent composition comprising any mixture of phenalkamine of formula (IV), (V) or (VI) as a hardener for epoxy resins. The present disclosure also provides a phenalkamine mixture comprising at least one phenalkamine of formula (VII), (VIII), (IX), (X), (XI), or (XII) as a hardener for epoxy resins. It provides the use of the curing agent composition comprising a. In a preferred embodiment, the curing agent composition is a phenalca comprising at least 6 phenalkamines selected from phenalkamines of formulas (VII), (VIII), (IX), (X), (XI) and (XII). Contains min mixture.

본 개시내용의 아민-에폭시 조성물은 경화제 조성물 및 적어도 하나의 다관능성 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 조성물을 포함한다. 본원에 사용되는 바와 같은 다관능성 에폭시 수지는 분자당 2개 이상의 1,2-에폭시 기를 함유하는 화합물을 말한다. 에폭시 수지는 바람직하게는 방향족 에폭시 수지, 지환족 에폭시 수지, 지방족 에폭시 수지, 글리시딜 에스테르 수지, 티오글리시딜 에테르 수지, N-글리시딜 에테르 수지, 및 그의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.The amine-epoxy composition of the present disclosure includes an epoxy composition comprising a curing agent composition and at least one multifunctional epoxy resin. Multifunctional epoxy resin as used herein refers to a compound containing two or more 1,2-epoxy groups per molecule. The epoxy resin is preferably selected from the group consisting of aromatic epoxy resins, alicyclic epoxy resins, aliphatic epoxy resins, glycidyl ester resins, thioglycidyl ether resins, N-glycidyl ether resins, and combinations thereof.

본 개시내용에서 사용하기에 적합한 바람직한 방향족 에폭시 수지는 2가 페놀의 글리시딜 에테르를 포함하는 다가 페놀의 글리시딜 에테르를 포함한다. 레조르시놀, 히드로퀴논, 비스-(4-히드록시-3,5-디플루오로페닐)-메탄, 1,1-비스-(4-히드록시페닐)-에탄, 2,2-비스-(4-히드록시-3-메틸페닐)-프로판, 2,2-비스-(4-히드록시-3,5-디클로로페닐) 프로판, 2,2-비스-(4-히드록시페닐)-프로판 (상업적으로 비스페놀 A로서 공지됨), 비스-(4-히드록시페닐)-메탄 (상업적으로 비스페놀 F로서 공지되어 있고, 다양한 양의 2-히드록시페닐 이성질체를 함유할 수 있음) 등의 글리시딜 에테르, 또는 그의 임의의 조합이 더욱 바람직하다. 추가로, 하기 구조의 개질된 2가 페놀이 또한 본 개시내용에서 유용하다:Preferred aromatic epoxy resins suitable for use in the present disclosure include glycidyl ethers of polyhydric phenols, including glycidyl ethers of dihydric phenols. Resorcinol, hydroquinone, bis-(4-hydroxy-3,5-difluorophenyl)-methane, 1,1-bis-(4-hydroxyphenyl)-ethane, 2,2-bis-(4 -Hydroxy-3-methylphenyl)-propane, 2,2-bis-(4-hydroxy-3,5-dichlorophenyl) propane, 2,2-bis-(4-hydroxyphenyl)-propane (commercially Glycidyl ethers such as bisphenol A), bis-(4-hydroxyphenyl)-methane (commercially known as bisphenol F and may contain varying amounts of 2-hydroxyphenyl isomers), Or any combination thereof is more preferred. Additionally, modified divalent phenols of the following structure are also useful in the present disclosure:

Figure pat00016
Figure pat00016

여기서, R'은 상기에 열거된 2가 페놀과 같은 2가 페놀의 2가 탄화수소 라디칼이고, p는 0 내지 약 7의 평균값이다. 이러한 화학식에 따른 물질은 2가 페놀과 에피클로로히드린의 혼합물을 중합시키거나 2가 페놀의 디글리시딜 에테르와 2가 페놀의 혼합물을 개질함으로써 제조될 수 있다. 임의의 주어진 분자에 있어서 p의 값은 정수이지만, 상기 물질은 불가피하게도 반드시 범자연수일 필요는 없는 평균값 p에 의해 특징지어질 수 있는 혼합물이다. 0 내지 약 7의 평균값 p를 갖는 중합체 물질이 본 개시내용의 한 측면에서 사용될 수 있다.Here, R'is a divalent hydrocarbon radical of a divalent phenol, such as the divalent phenols listed above, and p is an average value of 0 to about 7. A substance according to this formula can be prepared by polymerizing a mixture of dihydric phenol and epichlorohydrin or by modifying a mixture of diglycidyl ether of dihydric phenol and dihydric phenol. While the value of p for any given molecule is an integer, the substance is inevitably a mixture that can be characterized by an average value p, which does not necessarily have to be a whole number. Polymeric materials having an average value p from 0 to about 7 can be used in one aspect of the present disclosure.

본 개시내용의 한 측면에서, 적어도 하나의 다관능성 에폭시 수지는 바람직하게는 비스페놀-A의 디글리시딜 에테르 (DGEBA), DGEBA의 개질된 또는 더 높은 분자량의 변종, 비스페놀-F의 디글리시딜 에테르, 노볼락 수지의 디글리시딜 에테르, 또는 그의 임의의 조합이다. DGEBA의 더 높은 분자량의 변종 또는 유도체는 과량의 DGEBA를 비스페놀-A와 반응시켜 에폭시 말단 생성물을 생성하는 개질 공정에 의해 제조된다. 이러한 생성물의 에폭시 당량 (EEW)은 약 450 내지 약 3000 또는 그 초과의 범위이다. 이러한 생성물은 실온에서 고체이기 때문에, 그것은 종종 고체 에폭시 수지라고 지칭된다.In one aspect of the present disclosure, the at least one polyfunctional epoxy resin is preferably a diglycidyl ether of bisphenol-A (DGEBA), a modified or higher molecular weight variant of DGEBA, a diglycidyl of bisphenol-F. Dyl ether, diglycidyl ether of novolac resin, or any combination thereof. Higher molecular weight variants or derivatives of DGEBA are prepared by a modification process in which excess DGEBA is reacted with bisphenol-A to produce an epoxy terminated product. The epoxy equivalent weight (EEW) of this product ranges from about 450 to about 3000 or more. Because these products are solid at room temperature, they are often referred to as solid epoxy resins.

바람직한 실시양태에서, 적어도 하나의 다관능성 에폭시 수지는 하기 구조에 의해 나타내어지는 비스페놀-F 또는 비스페놀-A의 디글리시딜 에테르이다:In a preferred embodiment, the at least one polyfunctional epoxy resin is a diglycidyl ether of bisphenol-F or bisphenol-A represented by the following structure:

Figure pat00017
Figure pat00017

여기서, R" = H 또는 CH3이고, p는 0 내지 약 7의 평균값이다. DGEBA는 R" = CH3이고 p = 0인 경우에 상기 구조에 의해 표현된다. DGEBA 또는 개질된 DGEBA 수지는 저비용과 우수한 성능 특성의 조합을 가짐으로 인해 코팅 배합물에 종종 사용된다. 약 174 내지 약 250, 더 통상적으로 약 185 내지 약 195의 범위의 EEW를 갖는 상업적 등급의 DGEBA가 용이하게 입수 가능하다. 이러한 낮은 분자량에서, 에폭시 수지는 액체이며 종종 액체 에폭시 수지라고 지칭된다. 관련 기술분야의 통상의 기술자라면, 순수한 DGEBA는 약 174의 EEW를 갖기 때문에 대부분의 등급의 액체 에폭시 수지는 약간 중합체성이라는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한 개질 공정에 의해 제조된 약 250 내지 약 450의 EEW를 갖는 수지는 실온에서 고체와 액체의 혼합물이기 때문에 반고체 에폭시 수지라고 지칭된다. 고체를 기준으로 약 160 내지 약 750의 EEW를 갖는 다관능성 수지가 본 개시내용에서 유용하다. 또 다른 측면에서 다관능성 에폭시 수지는 약 170 내지 약 250의 범위의 EEW를 갖는다.Here, R" = H or CH 3 and p is an average value of 0 to about 7. DGEBA is represented by the above structure when R" = CH 3 and p = 0. DGEBA or modified DGEBA resins are often used in coating formulations due to their combination of low cost and good performance characteristics. Commercial grade DGEBAs with EEWs in the range of about 174 to about 250, more typically about 185 to about 195 are readily available. At these low molecular weights, the epoxy resin is a liquid and is often referred to as a liquid epoxy resin. One of ordinary skill in the art will appreciate that most grades of liquid epoxy resins are slightly polymeric because pure DGEBA has an EEW of about 174. Also, a resin having an EEW of about 250 to about 450 produced by the modification process is referred to as a semi-solid epoxy resin because it is a mixture of a solid and a liquid at room temperature. Polyfunctional resins having an EEW of about 160 to about 750 on a solid basis are useful in the present disclosure. In another aspect, the multifunctional epoxy resin has an EEW in the range of about 170 to about 250.

지환족 에폭시 화합물의 예는 적어도 하나의 지환족 고리를 갖는 폴리올의 폴리글리시딜 에테르, 또는 시클로헥센 고리 또는 시클로펜텐 고리를 포함하는 화합물을 산화제로 에폭시화시킴으로써 수득된 시클로헥센 옥사이드 또는 시클로펜텐 옥사이드를 포함하는 화합물을 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 일부 특정한 예는 수소화된 비스페놀 A 디글리시딜 에테르; 3,4-에폭시시클로헥실메틸-3,4-에폭시시클로헥실 카르복실레이트; 3,4-에폭시-1-메틸시클로헥실-3,4-에폭시-1-메틸헥산 카르복실레이트; 6-메틸-3,4-에폭시시클로헥실메틸-6-메틸-3,4-에폭시시클로헥산 카르복실레이트; 3,4-에폭시-3-메틸시클로헥실메틸-3,4-에폭시-3-메틸시클로헥산 카르복실레이트; 3,4-에폭시-5-메틸시클로헥실메틸-3,4-에폭시-5-메틸시클로헥산 카르복실레이트; 비스(3,4-에폭시시클로헥실메틸)아디페이트; 메틸렌-비스(3,4-에폭시시클로헥산); 2,2-비스(3,4-에폭시시클로헥실)프로판; 디시클로펜타디엔 디에폭사이드; 에틸렌-비스(3,4-에폭시시클로헥산 카르복실레이트); 디옥틸 에폭시헥사히드로프탈레이트; 및 디-2-에틸헥실 에폭시헥사히드로프탈레이트를 포함하지만 이로 제한되지 않는다.Examples of the alicyclic epoxy compound include a polyglycidyl ether of a polyol having at least one alicyclic ring, or a cyclohexene oxide or cyclopentene oxide obtained by epoxidating a compound containing a cyclohexene ring or a cyclopentene ring with an oxidizing agent. Including, but not limited to, a compound comprising. Some specific examples include hydrogenated bisphenol A diglycidyl ether; 3,4-epoxycyclohexylmethyl-3,4-epoxycyclohexyl carboxylate; 3,4-epoxy-1-methylcyclohexyl-3,4-epoxy-1-methylhexane carboxylate; 6-methyl-3,4-epoxycyclohexylmethyl-6-methyl-3,4-epoxycyclohexane carboxylate; 3,4-epoxy-3-methylcyclohexylmethyl-3,4-epoxy-3-methylcyclohexane carboxylate; 3,4-epoxy-5-methylcyclohexylmethyl-3,4-epoxy-5-methylcyclohexane carboxylate; Bis(3,4-epoxycyclohexylmethyl)adipate; Methylene-bis(3,4-epoxycyclohexane); 2,2-bis(3,4-epoxycyclohexyl)propane; Dicyclopentadiene diepoxide; Ethylene-bis(3,4-epoxycyclohexane carboxylate); Dioctyl epoxyhexahydrophthalate; And di-2-ethylhexyl epoxyhexahydrophthalate.

지방족 에폭시 화합물의 예는 지방족 폴리올의 폴리글리시딜 에테르 또는 그의 알킬렌-옥사이드 부가물, 지방족 장쇄 다가 산의 폴리글리시딜 에스테르, 글리시딜 아크릴레이트 또는 글리시딜 메타크릴레이트를 비닐-중합시킴으로써 합성된 단독중합체, 및 글리시딜 아크릴레이트 또는 글리시딜 메타크릴레이트 및 다른 비닐 단량체를 비닐-중합시킴으로써 합성된 공중합체를 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 일부 특정한 예는 폴리올의 글리시딜 에테르, 예컨대 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르; 1,6-헥산디올 디글리시딜 에테르; 글리세린의 트리글리시딜 에테르; 트리메틸올 프로판의 트리글리시딜 에테르; 소르비톨의 테트라글리시딜 에테르; 디펜타에리트리톨의 헥사글리시딜 에테르; 폴리에틸렌 글리콜의 디글리시딜 에테르; 및 폴리프로필렌 글리콜의 디글리시딜 에테르; 하나의 유형 또는 둘 이상의 유형의 알킬렌 옥사이드를 지방족 폴리올, 예컨대 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 트리메틸올 프로판, 및 글리세린에 첨가함으로써 수득된 폴리에테르 폴리올의 폴리글리시딜 에테르를 포함하지만 이로 제한되지 않는다.Examples of aliphatic epoxy compounds are polyglycidyl ethers of aliphatic polyols or alkylene-oxide adducts thereof, polyglycidyl esters of aliphatic long chain polyhydric acids, glycidyl acrylates or glycidyl methacrylates are vinyl-polymerized. And copolymers synthesized by vinyl-polymerizing glycidyl acrylate or glycidyl methacrylate and other vinyl monomers. Some specific examples include glycidyl ethers of polyols, such as 1,4-butanediol diglycidyl ether; 1,6-hexanediol diglycidyl ether; Triglycidyl ether of glycerin; Triglycidyl ether of trimethylol propane; Tetraglycidyl ether of sorbitol; Hexaglycidyl ether of dipentaerythritol; Diglycidyl ether of polyethylene glycol; And diglycidyl ether of polypropylene glycol; Polyglycidyl ethers of polyether polyols obtained by adding one type or two or more types of alkylene oxides to aliphatic polyols such as ethylene glycol, propylene glycol, trimethylol propane, and glycerin.

글리시딜 에스테르 수지는 분자에 적어도 두 개의 카르복실산 기를 갖는 폴리카르복실산 화합물과 에피클로로히드린을 반응시킴으로써 수득된다. 이러한 폴리카르복실산의 예는 지방족, 시클로지방족, 및 방향족 폴리카르복실산을 포함한다. 지방족 폴리카르복실산의 예는 옥살산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 세바스산, 수베르산, 아젤라산, 또는 이량체화 또는 삼량체화된 리놀레산을 포함한다. 시클로지방족 폴리카르복실산은 테트라히드로프탈산, 4-메틸테트라히드로프탈산, 헥사히드로프탈산 또는 4-메틸헥사히드로프탈산을 포함하고, 방향족 폴리카르복실산은 프탈산, 이소프탈산 또는 테레프탈산을 포함한다.The glycidyl ester resin is obtained by reacting epichlorohydrin with a polycarboxylic acid compound having at least two carboxylic acid groups in the molecule. Examples of such polycarboxylic acids include aliphatic, cycloaliphatic, and aromatic polycarboxylic acids. Examples of aliphatic polycarboxylic acids include oxalic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, sebacic acid, suberic acid, azelaic acid, or dimerized or trimerized linoleic acid. Cycloaliphatic polycarboxylic acids include tetrahydrophthalic acid, 4-methyltetrahydrophthalic acid, hexahydrophthalic acid or 4-methylhexahydrophthalic acid, and aromatic polycarboxylic acids include phthalic acid, isophthalic acid or terephthalic acid.

티오글리시딜 에테르 수지는 디티올, 예를 들어, 에탄-1,2-디티올 또는 비스(4-메르캅토메틸페닐) 에테르로부터 유도된다.Thioglycidyl ether resins are derived from dithiols such as ethane-1,2-dithiol or bis(4-mercaptomethylphenyl) ether.

N-글리시딜 수지는 에피클로로히드린과 적어도 두 개의 아민 수소 원자를 함유하는 아민의 반응 생성물의 탈염화수소(dehydrochlorination)에 의해 수득된다. 이러한 아민은, 예를 들어, 아닐린, n-부틸아민, 비스(4-아미노페닐)메탄, m-크실릴렌디아민 또는 비스(4-메틸아미노페닐)메탄이다. 그러나, N-글리시딜 수지는 또한 트리글리시딜 이소시아누레이트, 시클로알킬렌 우레아의, 예를 들어, 에틸렌 우레아 또는 1,3-프로필렌 우레아의 N,N'-디글리시딜 유도체, 및 히단토인의, 예를 들어 5,5-디메틸히단토인의 디글리시딜 유도체를 포함한다.The N-glycidyl resin is obtained by dehydrochlorination of the reaction product of epichlorohydrin and an amine containing at least two amine hydrogen atoms. Such amines are, for example, aniline, n-butylamine, bis(4-aminophenyl)methane, m-xylylenediamine or bis(4-methylaminophenyl)methane. However, N-glycidyl resins are also triglycidyl isocyanurate, N,N'-diglycidyl derivatives of cycloalkylene urea, e.g. of ethylene urea or 1,3-propylene urea, and Hydantoin, for example, includes a diglycidyl derivative of 5,5-dimethylhydantoin.

실시양태 중 하나 이상에 있어서, 수지 성분은 반응성 희석제를 추가로 포함한다. 반응성 희석제는 경화 공정 동안에 하드너 성분과의 화학 반응에 참여하여 경화된 조성물에 혼입되는 화합물이며, 바람직하게는 일관능성 에폭사이드이다. 반응성 희석제는 또한 다양한 응용분야를 위해 경화성 조성물의 점도 및/또는 경화 특성을 변화시키는 데 사용될 수 있다. 일부 응용분야의 경우에, 반응성 희석제는 더 낮은 점도를 부여하여 유동 특성에 영향을 미치고/거나 가사 시간을 연장하고/거나 경화성 조성물의 접착 특성을 개선할 수 있다. 예를 들어, 점도를 감소시켜 배합물 또는 조성물 중 안료 수준의 증가를 허용하면서도 여전히 용이한 도포를 허용하거나 더 높은 분자량의 에폭시 수지의 사용을 허용한다. 따라서, 적어도 하나의 다관능성 에폭시 수지를 포함하는 에폭시 성분이 일관능성 에폭사이드를 추가로 포함하는 것은 본 개시내용의 범주 내에 있다. 모노에폭사이드의 예는 스티렌 옥사이드, 시클로헥센 옥사이드, 및 페놀, 크레졸, tert-부틸 페놀, 다른 알킬 페놀, 부탄올, 2-에틸헥산올, C4 내지 C14 알콜 등의 글리시딜 에테르, 또는 그의 조합을 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 다관능성 에폭시 수지는 또한 용액 또는 유화액으로서 존재할 수 있고, 이때 희석제는 물, 유기 용매 또는 그의 혼합물이다. 다관능성 에폭시 수지의 양은 중량을 기준으로 에폭시 성분의 약 50% 내지 100%, 약 50% 내지 약 90%, 약 60% 내지 약 90%, 약 70% 내지 약 90%, 일부 경우에는 약 80% 내지 약 90%의 범위일 수 있다. 실시양태 중 하나 이상에 있어서, 반응성 희석제는 수지 성분의 총중량의 60 중량 퍼센트 미만이다.In one or more of the embodiments, the resin component further comprises a reactive diluent. The reactive diluent is a compound that participates in a chemical reaction with the hardener component during the curing process and is incorporated into the cured composition, and is preferably a monofunctional epoxide. Reactive diluents can also be used to change the viscosity and/or curing properties of the curable composition for a variety of applications. For some applications, reactive diluents can impart a lower viscosity to affect flow properties and/or extend pot life and/or improve adhesion properties of the curable composition. For example, reducing the viscosity allows an increase in the level of pigment in the formulation or composition while still allowing easy application or the use of higher molecular weight epoxy resins. Accordingly, it is within the scope of the present disclosure that the epoxy component comprising at least one polyfunctional epoxy resin further comprises a monofunctional epoxide. Examples of monoepoxides include styrene oxide, cyclohexene oxide, and glycidyl ethers such as phenol, cresol, tert-butyl phenol, other alkyl phenols, butanol, 2-ethylhexanol, C4 to C14 alcohols, or combinations thereof Includes, but is not limited to. The polyfunctional epoxy resin can also be present as a solution or emulsion, wherein the diluent is water, an organic solvent or a mixture thereof. The amount of the polyfunctional epoxy resin is about 50% to 100%, about 50% to about 90%, about 60% to about 90%, about 70% to about 90%, in some cases about 80% of the epoxy component by weight. To about 90%. In one or more of the embodiments, the reactive diluent is less than 60 weight percent of the total weight of the resin component.

특히 적합한 다관능성 에폭시 화합물은 비스페놀-A 및 비스페놀-F의 디글리시딜 에테르, 비스페놀-A 및 비스페놀-F의 개질된 디글리시딜 에테르, 및 에폭시 노볼락 수지이다. 에폭시 수지는 단일 수지일 수 있거나, 그것은 상호 상용성 에폭시 수지의 혼합물일 수 있다.Particularly suitable polyfunctional epoxy compounds are diglycidyl ethers of bisphenol-A and bisphenol-F, modified diglycidyl ethers of bisphenol-A and bisphenol-F, and epoxy novolac resins. The epoxy resin may be a single resin, or it may be a mixture of mutually compatible epoxy resins.

본 개시내용의 아민-에폭시 조성물은 바람직하게는, 1.5:1 내지 0.7:1의 범위의, 에폭시 조성물 중 에폭시 기 대 경화제 조성물 중 아민 수소의 화학량론적 비를 갖는다. 예를 들어, 이러한 아민-에폭시 조성물은 바람직하게는 1.5:1, 1.4:1, 1.3:1, 1.2:1, 1.1:1, 1:1, 0.9:1, 0.8:1, 또는 0.7:1의 화학량론적 비를 가질 수 있다. 또 다른 측면에서, 화학량론적 비는 1.3:1 내지 0.7:1, 또는 1.2:1 내지 0.8:1, 또는 1.1:1 내지 0.9:1의 범위이다.The amine-epoxy compositions of the present disclosure preferably have a stoichiometric ratio of epoxy groups in the epoxy composition to amine hydrogens in the curing agent composition, ranging from 1.5:1 to 0.7:1. For example, such amine-epoxy compositions are preferably 1.5:1, 1.4:1, 1.3:1, 1.2:1, 1.1:1, 1:1, 0.9:1, 0.8:1, or 0.7:1 It can have a stoichiometric ratio. In another aspect, the stoichiometric ratio ranges from 1.3:1 to 0.7:1, or from 1.2:1 to 0.8:1, or from 1.1:1 to 0.9:1.

본 개시내용의 조합된 카르다놀의 MPCA 유도된 만니히 염기 (페날카민) 및 아민 공-경화제 에폭시 조성물은 바람직하게는 1.5:1 내지 0.7:1의 범위의 에폭시 조성물 중 에폭시 기 대 경화제 조성물 중 아민 수소의 화학량론적 비를 갖는다. 예를 들어, 이러한 아민-에폭시 조성물은 1.5:1, 1.4:1, 1.3:1, 1.2:1, 1.1:1, 1:1, 0.9:1, 0.8:1, 또는 0.7:1의 화학량론적 비를 가질 수 있다. 또 다른 측면에서, 화학량론적 비는 1.3:1 내지 0.7:1, 또는 1.2:1 내지 0.8:1, 또는 1.1:1 내지 0.9:1의 범위이다.The MPCA-derived Mannich base (phenalkamine) and amine co-curing agent epoxy composition of the combined cardanol of the present disclosure is preferably in the epoxy composition in the range of 1.5:1 to 0.7:1. It has a stoichiometric ratio of amine hydrogens. For example, such amine-epoxy compositions have stoichiometric ratios of 1.5:1, 1.4:1, 1.3:1, 1.2:1, 1.1:1, 1:1, 0.9:1, 0.8:1, or 0.7:1. Can have. In another aspect, the stoichiometric ratio ranges from 1.3:1 to 0.7:1, or from 1.2:1 to 0.8:1, or from 1.1:1 to 0.9:1.

바람직하게는, 카르다놀의 MPCA 유도된 만니히 염기 (페날카민) 및 아민 공-경화제의 중량비는 약 1:1 내지 약 1:0.05이다. 또 다른 실시양태에서, 바람직하게는 카르다놀의 MPCA-유도된 만니히 염기 (페날카민) 및 아민 공-경화제의 중량비는 약 1:0.75 내지 약 1:0.25이다.Preferably, the weight ratio of the MPCA derived Mannich base (phenalkamine) of cardanol and the amine co-curing agent is from about 1:1 to about 1:0.05. In another embodiment, preferably the weight ratio of the MPCA-derived Mannich base (phenalkamine) of cardanol and the amine co-curing agent is from about 1:0.75 to about 1:0.25.

본 개시내용은 또한This disclosure also

(i) 하기 화학식에 의해 나타내어지는 카르다놀(i) cardanol represented by the following formula

Figure pat00018
Figure pat00018

(여기서, n = 0, 2, 4, 또는 6임);(Where n = 0, 2, 4, or 6);

(ii) 하기 화학식에 의해 나타내어지는 MPCA(ii) MPCA represented by the following formula

Figure pat00019
Figure pat00019

(여기서, R은 서로 독립적으로 H 및 CH3으로부터 선택되고;

Figure pat00020
은 서로 독립적으로 시클로헥실 및 페닐로부터 선택되고; A는 서로 독립적으로 CH2 및 NH로부터 선택되고; B는 서로 독립적으로 H, OH, 및 NH2로부터 선택되고; y = 0-1이고; z = 0-1이고; y와 z의 합은 0 내지 2임); 및(Wherein, R are each independently selected from H and CH 3;
Figure pat00020
Are each independently selected from cyclohexyl and phenyl; A is independently of each other selected from CH 2 and NH; B is independently of each other selected from H, OH, and NH 2; y = 0-1; z = 0-1; the sum of y and z is 0 to 2); And

(iii) 알데히드(iii) aldehyde

를 반응시키는 단계를 포함하는, 임의의 화학식 (IV), (V), 또는 (VI)에 의해 나타내어지는 페날카민 혼합물의 제조 방법에 관한 것이다.It relates to a method for preparing a phenalkamine mixture represented by any of the formulas (IV), (V), or (VI), comprising the step of reacting.

방법의 바람직한 실시양태에서, 카르다놀 대 MPCA의 몰비는 1:1 내지 1:3의 범위 내이다. 또 다른 실시양태에서, 바람직하게는 카르다놀 대 MPCA의 몰비는 1:1 내지 1:2의 범위 내이다. 바람직하게는, MPCA 대 알데히드의 몰비는 1:1 내지 1:3의 범위 내이다. 또 다른 실시양태에서, 바람직하게는 MPCA 대 알데히드의 몰비는 1:1 내지 1:1.2의 범위 내이다.In a preferred embodiment of the method, the molar ratio of cardanol to MPCA is in the range of 1:1 to 1:3. In another embodiment, preferably the molar ratio of cardanol to MPCA is in the range of 1:1 to 1:2. Preferably, the molar ratio of MPCA to aldehyde is in the range of 1:1 to 1:3. In another embodiment, preferably the molar ratio of MPCA to aldehyde is in the range of 1:1 to 1:1.2.

방법의 바람직한 실시양태에서, 카르다놀을 아민과 혼합하고 이러한 혼합물 요망되는 반응 온도에서 포름알데히드로 처리함으로써 반응을 1-단계 공정으로 수행할 수 있다. 대안으로서, 방법의 또 다른 바람직한 실시양태에서, 카르다놀을 바람직하게는 알데히드와 혼합하고 반응 온도에서 MPCA로 처리할 수 있다. 반응을 40℃-150℃에서 수행할 수 있다. 또 다른 바람직한 실시양태에서, 반응을 80℃-120℃에서 수행할 수 있다. 바람직하게는 반응이 완결된 후에 물을 증류시킴으로써 생성물을 수득한다.In a preferred embodiment of the process, the reaction can be carried out in a one-step process by mixing cardanol with an amine and treating this mixture with formaldehyde at the desired reaction temperature. As an alternative, in another preferred embodiment of the process, cardanol can be mixed, preferably with an aldehyde and treated with MPCA at the reaction temperature. The reaction can be carried out at 40°C-150°C. In another preferred embodiment, the reaction can be carried out at 80°C-120°C. Preferably, the product is obtained by distilling water after the reaction is complete.

방법의 바람직한 실시양태에서, 사용되는 알데히드 화합물은 화학식 RCOH에 의해 표현되며, 여기서 R = H, C1-C10 알킬, Ph, C5-C6 시클로지방족 기, C5-C10 방향족 기 또는 그의 혼합물이다. 바람직한 알데히드는 포름알데히드, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 부티르알데히드, 펜탄알, 헥산알, 헵탄알, 옥탄알, 노난알, 데칸알, 벤즈알데히드, 시클로펜탄카르복스알데히드, 및 시클로헥산카르복스알데히드이다. 가장 바람직한 알데히드는 포름알데히드 및 아세트알데히드이다. 포름알데히드는 수용액으로서 사용될 수 있거나 중합체 형태인 파라포름알데히드로서 사용될 수 있다.In a preferred embodiment of the method, the aldehyde compound used is represented by the formula RCOH, wherein R = H, C 1 -C 10 alkyl, Ph, C 5 -C 6 cycloaliphatic group, C 5 -C 10 aromatic group or It is a mixture of them. Preferred aldehydes are formaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, butyraldehyde, pentanal, hexanal, heptanal, octanal, nonanal, decanal, benzaldehyde, cyclopentanecarboxaldehyde, and cyclohexanecarboxaldehyde. The most preferred aldehydes are formaldehyde and acetaldehyde. Formaldehyde can be used as an aqueous solution or as paraformaldehyde in polymer form.

카르다놀 대 MPCA 및 알데히드의 몰비는 MPCA 중 아미노 치환기의 반응 정도를 결정한다. 아미노 치환기의 혼합물이 예상된다. 카르다놀 상의 더 고도로 치환된 아민 치환기의 비 (>1)는, 아미노 기 대 알데히드의 등가 몰비를 가정할 때, 아미노 기 대 카르다놀의 몰비가 >1.0인 경우에 증가한다.The molar ratio of cardanol to MPCA and aldehyde determines the degree of reaction of the amino substituents in MPCA. Mixtures of amino substituents are expected. The ratio of the more highly substituted amine substituents on the cardanol (>1) increases when the molar ratio of amino groups to cardanol is >1.0, assuming an equivalent molar ratio of amino groups to aldehydes.

본 개시내용은 또는 임의의 화학식 (IV), (V), 또는 (VI)의 페날카민과 적어도 두 개의 아민 관능기를 갖는 추가의 아민을 합하는 단계를 포함하는 경화제 조성물의 제조 방법에 관한 것이다.The present disclosure also relates to a method of making a curing agent composition comprising the step of combining a phenalkamine of any formula (IV), (V), or (VI) with an additional amine having at least two amine functional groups.

본 개시내용의 조성물은 다양한 하드닝된 제조 물품을 제조하는 데 사용될 수 있다. 물품의 제조 동안의 또는 최종-사용 응용분야를 위한 요건에 따라, 특정한 특성을 조정하기 위해 다양한 첨가제가 배합물 및 조성물에 사용될 수 있다. 이러한 첨가제는 용매 (물을 포함함), 촉진제, 가소제, 충전제, 섬유, 예컨대 유리 또는 탄소 섬유, 안료, 안료 분산제, 유변성 조절제, 틱소트로프(thixotrope), 유동 또는 평활(leveling) 보조제, 계면활성제, 소포제, 살생물제, 또는 그의 임의의 조합을 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 관련 기술분야에 공지된 다른 혼합물 또는 물질이 조성물 또는 배합물에 포함될 수 있고 본 개시내용의 범주 내에 있는 것으로 이해된다.The compositions of the present disclosure can be used to make a variety of hardened articles of manufacture. Various additives can be used in the formulations and compositions to tailor specific properties, depending on the requirements during the manufacture of the article or for the end-use application. These additives include solvents (including water), accelerators, plasticizers, fillers, fibers such as glass or carbon fibers, pigments, pigment dispersants, rheological modifiers, thixotropes, flow or leveling aids, surfactants. , Antifoam, biocide, or any combination thereof. It is understood that other mixtures or materials known in the art may be included in the composition or formulation and are within the scope of the present disclosure.

본 개시내용은 또한 하드닝된 제조 물품을 제조하기 위한 본 발명의 조성물의 용도에 관한 것이다. 예를 들어, 물품은 경화제 조성물 및 에폭시 조성물을 포함하는 아민-에폭시 조성물을 포함할 수 있다. 경화제 조성물은 카르다놀의 MPCA 유도된 만니히 염기 (페날카민)를 포함할 수 있다. 에폭시 조성물은 적어도 하나의 다관능성 에폭시 수지를 포함할 수 있다. 임의로, 요망되는 특성에 따라, 다양한 첨가제가 제조 물품을 제조하는 데 사용되는 조성물 또는 배합물에 존재할 수 있다. 이러한 첨가제는 용매 (물을 포함함), 촉진제, 가소제, 충전제, 섬유, 예컨대 유리 또는 탄소 섬유, 안료, 안료 분산제, 유변성 조절제, 틱소트로프, 유동 또는 평활 보조제, 계면활성제, 소포제, 살생물제, 또는 그의 임의의 조합을 포함할 수 있지만 이로 제한되지 않는다. 이러한 첨가제의 선택 및 양은 제조업자의 선택에 달려 있다. 사용될 수 있는 대표적인 촉진제는 보론 트리플루오라이드 아민 착물, 치환된 페놀, 예컨대 2,4,6-트리(디메틸아미노메틸)페놀, 3급 아민, 예컨대 벤질디메틸아민 및 이미다졸을 포함하지만, 반드시 그런 것은 아니다.The present disclosure also relates to the use of the compositions of the present invention for making hardened articles of manufacture. For example, the article may comprise an amine-epoxy composition including a curing agent composition and an epoxy composition. The curing agent composition may include the MPCA-derived Mannich base of cardanol (phenalkamine). The epoxy composition may include at least one multifunctional epoxy resin. Optionally, depending on the properties desired, various additives may be present in the composition or formulation used to make the article of manufacture. These additives include solvents (including water), accelerators, plasticizers, fillers, fibers such as glass or carbon fibers, pigments, pigment dispersants, rheological modifiers, thixotropes, flow or smoothing aids, surfactants, antifoams, biocides. , Or any combination thereof. The choice and amount of these additives is up to the manufacturer's choice. Representative accelerators that can be used include boron trifluoride amine complexes, substituted phenols such as 2,4,6-tri(dimethylaminomethyl)phenol, tertiary amines such as benzyldimethylamine and imidazole, but not necessarily no.

본 개시내용에 따른 바람직한 물품은 코팅, 접착제, 프라이머, 밀봉제, 경화 화합물, 건축 자재, 바닥재 제품, 복합 제품, 라미네이트, 포팅(potting) 화합물, 그라우트, 충전제, 시멘트질 그라우트 또는 자체-평활 바닥재를 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 이러한 아민-에폭시 조성물을 기재로 하는 코팅은 특정한 응용분야에서의 필요에 따라 물 또는 유기 용매와 같은 희석제를 함유할 수 있다. 코팅은 페인트 및 프라이머 응용분야에서 사용되는 경우에 다양한 유형 및 수준의 안료를 함유할 수 있다. 아민-에폭시 코팅 조성물은 금속 기재에 도포된 보호성 코팅에서 사용되는 경우에 40 내지 400㎛ (마이크로미터), 바람직하게는 80 내지 300㎛, 더 바람직하게는 100 내지 250㎛의 범위의 두께를 갖는 층을 포함한다. 추가로, 코팅 조성물은, 바닥재 제품 또는 건축 자재에서 사용되는 경우에, 제품의 유형 및 필요한 최종-특성에 따라 50 내지 10,000㎛의 범위의 두께를 갖는 층을 포함한다. 제한된 기계적 및 화학적 내성을 제공하는 코팅 제품은 50 내지 500㎛, 바람직하게는 100 내지 300㎛의 범위의 두께를 갖는 층을 포함하는 반면에, 코팅 제품, 예컨대, 예를 들어, 우수한 기계적 및 화학적 내성을 제공하는 자체-평활 바닥재는 1,000 내지 10,000㎛, 바람직하게는 1,500 내지 5,000㎛의 범위의 두께를 갖는 층을 포함한다.Preferred articles according to the present disclosure include coatings, adhesives, primers, sealants, curing compounds, building materials, flooring products, composite products, laminates, potting compounds, grouts, fillers, cementitious grouts or self-smoothing flooring. However, it is not limited to this. Coatings based on such amine-epoxy compositions may contain diluents such as water or organic solvents, depending on the needs of the particular application. Coatings can contain various types and levels of pigments when used in paint and primer applications. The amine-epoxy coating composition has a thickness in the range of 40 to 400 μm (micrometer), preferably 80 to 300 μm, more preferably 100 to 250 μm when used in a protective coating applied to a metal substrate. Includes layers. Additionally, the coating composition, when used in a flooring product or building material, comprises a layer having a thickness in the range of 50 to 10,000 μm, depending on the type of product and the required end-characteristics. Coating products that provide limited mechanical and chemical resistance include layers having a thickness in the range of 50 to 500 μm, preferably 100 to 300 μm, while coating products such as, for example, good mechanical and chemical resistance. The self-smooth flooring material that provides a layer comprises a layer having a thickness in the range of 1,000 to 10,000 μm, preferably 1,500 to 5,000 μm.

제조 물품을 제조하기 위해, 추가의 성분 또는 첨가제가 본 개시내용의 조성물과 함께 사용될 수 있다. 추가로, 이러한 코팅, 프라이머, 밀봉제, 경화 화합물 또는 그라우트는 금속 또는 시멘트질 기재에 도포될 수 있다.To prepare the article of manufacture, additional ingredients or additives may be used with the composition of the present disclosure. Additionally, such coatings, primers, sealants, curing compounds or grouts can be applied to metal or cementitious substrates.

경화제 조성물의 양에 대한 에폭시 조성물의 선택된 상대적 양은 예를 들어 최종-사용 물품, 그것의 요망되는 특성, 및 최종-사용 물품을 제조하는 데 사용되는 제조 방법 및 조건에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 특정한 아민-에폭시 조성물을 사용하는 코팅 응용분야에서, 경화제 조성물의 양에 비해 더 많은 에폭시 수지를 혼입시키면, 증가된 건조 시간을 갖지만 증가된 경도 및 광택도에 의해 측정된 개선된 외관을 갖는 코팅이 초래될 수 있다.The selected relative amount of the epoxy composition relative to the amount of the curing agent composition may vary depending on, for example, the end-use article, its desired properties, and the manufacturing method and conditions used to make the end-use article. For example, in coating applications using certain amine-epoxy compositions, the incorporation of more epoxy resin relative to the amount of the curing agent composition results in increased drying time but improved appearance as measured by increased hardness and glossiness. Coatings with a can result.

관련 기술분야의 통상의 기술자에게 널리 공지된 바와 같이, 다양한 기재가 적절하게 표면 처리되면 본 발명의 코팅의 도포에 적합하다. 이러한 기재는 콘크리트 및 다양한 유형의 금속 및 합금, 예컨대 강철 및 알루미늄을 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 본 개시내용의 코팅은 선박, 교량, 산업적 시설 및 장비, 및 바닥재를 포함하는 대형 금속 물체 또는 시멘트질 기재의 페인팅 또는 코팅에 적합하다.As is well known to those skilled in the art, a variety of substrates are suitable for application of the coatings of the present invention provided they are properly surface treated. Such substrates include, but are not limited to, concrete and various types of metals and alloys such as steel and aluminum. The coatings of the present disclosure are suitable for painting or coating large metal objects or cementitious substrates, including ships, bridges, industrial facilities and equipment, and flooring.

본 발명의 코팅은 스프레이, 솔, 롤러, 페인트 장갑 등을 포함하는 임의의 개수의 기법에 의해 도포될 수 있다. 본 발명의 매우 높은 고체 함량의 또는 100% 고체 함량의 코팅을 도포하기 위해, 복수 성분 스프레이 도포 장비가 사용될 수 있는데, 상기 장비에서 아민 및 에폭시 성분은 스프레이 건으로 이어지는 라인에서 스프레이 건 그 자체 내에서 혼합되거나, 두 성분이 스프레이 건을 빠져나감에 따라 두 성분들이 혼합된다. 이러한 기법을 사용하면, 아민 반응성이 증진될 뿐만 아니라 고체 함량이 증가하기 때문에 배합물의 가사 시간이 전형적으로 단축되므로, 배합물의 가사 시간과 관련된 제한을 완화할 수 있다. 가열된 복수 성분 장비를 사용하면 성분의 점도를 감소시킴으로써 도포 용이성을 개선할 수 있다.The coating of the present invention can be applied by any number of techniques including spray, brush, roller, paint glove, and the like. To apply a very high solids content or 100% solids coating of the present invention, a multi-component spray application equipment can be used, in which the amine and epoxy components are mixed within the spray gun itself in the line leading to the spray gun. Or, as the two components exit the spray gun, the two components are mixed. With this technique, not only the amine reactivity is enhanced, but the pot life of the formulation is typically shortened due to the increased solids content, so that restrictions related to the pot life of the formulation can be relaxed. The use of heated multi-component equipment can improve ease of application by reducing the viscosity of the component.

건축 및 바닥재 응용분야는 건축 산업에서 통상적으로 사용되는 콘크리트 또는 다른 물질과 조합된 본 개시내용의 아민-에폭시 조성물을 포함하는 조성물을 포함한다. 본 개시내용의 조성물의 응용분야는, 본원에 참조로 포함된 ASTM C309-97에 언급된 바와 같은, 프라이머, 깊은 침투형 프라이머, 코팅, 경화 화합물, 및/또는 신구 콘크리트를 위한 밀봉제로서의 그것의 용도를 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 프라이머 또는 밀봉제로서, 본 개시내용의 아민-에폭시 조성물은 코팅 도포 전에 접착 결합을 개선하기 위해 표면에 도포될 수 있다. 콘크리트 및 시멘트 응용분야와 관련하여, 코팅은 표면에 도포됨으로써 보호성 또는 장식성 층 또는 코트를 만드는 데 사용되는 작용제이다. 균열 주입 및 균열 충전 제품이 또한 본원에 개시된 조성물로부터 제조될 수 있다. 본 개시내용의 아민-에폭시 조성물은 콘크리트 혼합물과 같은 시멘트질 물질과 혼합되어, 중합체 또는 변형 시멘트, 타일 그라우트 등을 형성할 수 있다. 본원에 개시된 아민-에폭시 조성물을 포함하는 복합 제품 또는 물품의 비제한적인 예는 테니스 라켓, 스키, 자전거 프레임, 비행기 날개, 유리 섬유 강화 복합재, 및 다른 성형된 제품을 포함한다.Construction and flooring applications include compositions comprising an amine-epoxy composition of the present disclosure in combination with concrete or other materials commonly used in the building industry. Applications of the compositions of the present disclosure include primers, deep penetration primers, coatings, curing compounds, and/or their as sealants for old and new concrete, as referred to in ASTM C309-97, which is incorporated herein by reference. Including, but not limited to, uses. As a primer or sealant, the amine-epoxy composition of the present disclosure may be applied to the surface to improve adhesive bonding prior to application of the coating. Regarding concrete and cement applications, coatings are agents used to create protective or decorative layers or coats by being applied to a surface. Crack injection and crack fill products can also be made from the compositions disclosed herein. The amine-epoxy compositions of the present disclosure can be mixed with a cementitious material such as a concrete mixture to form a polymer or modified cement, tile grout, and the like. Non-limiting examples of composite products or articles comprising the amine-epoxy compositions disclosed herein include tennis rackets, skis, bicycle frames, airplane wings, glass fiber reinforced composites, and other molded products.

본 개시내용의 경화제 조성물의 특정한 용도에서, 코팅은 빠른 경화 속도 및 우수한 코팅 외관을 갖고서 저온에서 콘크리트 및 금속 표면과 같은 다양한 기재에 도포될 수 있다. 이는 우수한 미관이 요망되는 탑-코트 응용분야에서 특히 중요하며, 우수한 코팅 외관과 함께 빠른 저온 경화가 여전히 달성되어야 하는 산업에서 오랜 과제에 대한 해결책을 제공한다. 저온 경화 속도가 빠르면, 서비스 또는 장비 중단 시간이 단축될 수 있으며, 실외 응용분야의 경우에 추운 기후에서도 작업 시즌이 연장될 수 있다.In certain applications of the curing agent composition of the present disclosure, the coating can be applied to a variety of substrates such as concrete and metal surfaces at low temperatures with a fast cure rate and good coating appearance. This is of particular importance in top-coat applications where good aesthetics are desired, and provides a solution to a longstanding challenge in industries where fast low temperature curing with good coating appearance is still to be achieved. Faster low-temperature curing rates can reduce service or equipment downtime and, for outdoor applications, extend the working season even in cold climates.

빠른 에폭시 경화제는 아민-경화된 에폭시 코팅이 짧은 기간 내에 높은 경화 정도로 경화될 수 있게 해 준다. 코팅의 경화 속도는 코팅 건조 시간을 평가하는 박막 경화 시간 (TFST)에 의해 모니터링된다. 박막 경화 시간은 4단계로 분류된다: 1상, 지촉 건조(set to touch); 2상, 고착 건조(tack free): 3상, 경화 건조(dry hard); 및 4상, 경화 건조(dry through). 3상 건조 시간은 코팅이 얼마나 빠르게 경화되고 건조되는지를 암시한다. 빠른 주위 경화 코팅의 경우에, 3상 건조 시간은 6시간 미만 또는 4시간 미만이거나 바람직하게는 4시간 미만이다. 저온 경화는 전형적으로 주위 온도 미만, 10℃ 또는 5℃, 또는 일부 경우에 0℃의 경화 온도를 지칭한다. 빠른 저온 경화의 경우에, 5℃에서의 3상 건조 시간은 16시간 미만이며, 이때 3상 건조 시간이 10시간 미만, 바람직하게는 8시간 미만인 경우에 상당한 생산성 이점이 제공된다.Fast epoxy curing agents allow amine-cured epoxy coatings to cure to a high degree of cure within a short period of time. The cure rate of the coating is monitored by the thin film cure time (TFST), which evaluates the coating drying time. The thin film curing time is divided into 4 stages: 1-phase, set to touch; 2-phase, tack free: 3-phase, dry hard; And four-phase, curing dry through. The three-phase drying time suggests how quickly the coating cures and dries. In the case of a fast ambient cure coating, the three-phase drying time is less than 6 hours or less than 4 hours or preferably less than 4 hours. Low temperature curing typically refers to a cure temperature of below ambient temperature, 10°C or 5°C, or in some cases 0°C. In the case of rapid low temperature curing, the three-phase drying time at 5° C. is less than 16 hours, where a significant productivity advantage is provided if the three-phase drying time is less than 10 hours, preferably less than 8 hours.

코팅이 얼마나 잘 경화되는지는 경화 정도에 의해 측정된다. 경화 정도는 종종 관련 기술분야의 통상의 기술자에게 널리 공지된 DSC (시차 주사 열량 분석) 기법을 사용하여 결정된다. 완전히 경화된 코팅은 주위 온도 (25℃)에서 7일 후에 적어도 85%, 또는 적어도 90%, 또는 적어도 95%의 경화 정도를 가질 것이다. 완전히 경화된 코팅은 5℃에서 7일 후에 적어도 80%, 또는 적어도 85%, 또는 적어도 90%의 경화 정도를 가질 것이다.How well a coating cures is measured by the degree of cure. The degree of cure is often determined using DSC (Differential Scanning Calorimetry) techniques well known to those skilled in the art. A fully cured coating will have a degree of cure of at least 85%, or at least 90%, or at least 95% after 7 days at ambient temperature (25° C.). The fully cured coating will have a degree of cure of at least 80%, or at least 85%, or at least 90% after 7 days at 5°C.

빠른 저온 에폭시 경화제 중 다수가 에폭시 수지를 빠르게 경화시킬 수 있다. 그러나 특히 10℃ 또는 5℃의 저온에서는, 에폭시 수지와 경화제의 상용성이 나쁘기 때문에, 수지와 경화제 사이에서 상 분리가 발생하고 경화제가 코팅 표면으로 이동하여 끈적거리고 탁한 코팅에 의해 증명되는 바와 같은 나쁜 코팅 외관이 초래된다. 에폭시 수지와 경화제 사이의 우수한 상용성은 우수한 카르밤화 내성 및 우수한 코팅 외관을 갖는 투명한 광택 코팅을 초래한다. 본 개시내용의 경화제 조성물은 빠른 경화 속도와 우수한 상용성과 높은 경화 정도의 조합을 제공한다.Many of the fast low temperature epoxy curing agents can cure epoxy resins quickly. However, especially at a low temperature of 10°C or 5°C, since the compatibility of the epoxy resin and the curing agent is poor, phase separation occurs between the resin and the curing agent, and the curing agent migrates to the coating surface, resulting in bad, as evidenced by a sticky and cloudy coating. The appearance of the coating results. The good compatibility between the epoxy resin and the curing agent results in a transparent gloss coating with good carbamide resistance and good coating appearance. The curing agent composition of the present disclosure provides a combination of a fast cure rate and good compatibility with a high degree of cure.

실시예Example

본 실시예는 본 발명의 특정한 측면을 입증하기 위해 제공되며 본원에 첨부된 청구범위의 범주를 제한하지 않을 것이다.These examples are provided to demonstrate certain aspects of the invention and will not limit the scope of the claims appended hereto.

실시예 1: 카르다놀:MPCA:포름알데히드의 몰비 (1:1:1)를 갖는 MPCA의 페날카민의 합성Example 1: Synthesis of phenalkamine of MPCA having a molar ratio of cardanol:MPCA:formaldehyde (1:1:1)

N2 주입구, 첨가 깔때기 및 온도 탐침이 장착된 3-목 1L 둥근 바닥 플라스크에 카르다놀 (298g, 1.0몰) 및 MPCA (350g, 1.0몰)를 충전하였다. 혼합물을 80℃로 가열하였다. 포름알데히드의 37% 용액 (81g, 37wt.%, 30g, 1.0몰)을 첨가하여 80-90℃의 반응 온도를 유지하였다. 첨가 후에, 혼합물을 90-95℃에서 1h 동안 유지하였다. 물을 120℃에서 증류하여 생성물을 연갈색 액체로서 수득하였다. 이러한 생성물을 주위 온도로 냉각시키고, 2,4,6-트리(디메틸아미노메틸)페놀 (34.7g) 및 벤질 알콜 (173g)로 처리하였다. 그 결과의 생성물은 23℃에서 5,710mPa.s의 점도 및 150g/eq의 이론적 AHEW를 가졌다.Cardanol (298 g, 1.0 mol) and MPCA (350 g, 1.0 mol) were charged to a 3-neck 1 L round bottom flask equipped with an N 2 inlet, addition funnel and temperature probe. The mixture was heated to 80°C. A 37% solution of formaldehyde (81g, 37wt.%, 30g, 1.0 mol) was added to maintain the reaction temperature of 80-90°C. After addition, the mixture was kept at 90-95° C. for 1 h. Water was distilled at 120° C. to give the product as a light brown liquid. This product was cooled to ambient temperature and treated with 2,4,6-tri(dimethylaminomethyl)phenol (34.7 g) and benzyl alcohol (173 g). The resulting product had a viscosity of 5,710 mPa·s at 23° C. and a theoretical AHEW of 150 g/eq.

실시예 2: 카르다놀:MPCA:포름알데히드의 몰비 (1:1.5:1.0)를 갖는 MPCA의 페날카민의 합성Example 2: Synthesis of phenalkamine of MPCA having a molar ratio of cardanol:MPCA:formaldehyde (1:1.5:1.0)

N2 주입구, 첨가 깔때기 및 온도 탐침이 장착된 3-목 1L 둥근 바닥 플라스크에 카르다놀 (298g, 1.0몰) 및 MPCA (525g, 1.50몰)를 충전하였다. 혼합물을 80℃로 가열하였다. 포름알데히드의 37% 용액 (81g, 37wt.%, 30g, 1.0몰)을 첨가하여 80-90℃의 반응 온도를 유지하였다. 첨가 후에, 혼합물을 90-95℃에서 1h 동안 유지하였다. 물을 120℃에서 증류하여 생성물을 연갈색 액체로서 수득하였다. 이러한 생성물을 주위 온도로 냉각시키고, 2,4,6-트리(디메틸아미노메틸)페놀 (43.95g) 및 벤질 알콜 (219.74g)로 처리하였다. 그 결과의 생성물은 23℃에서 6,290mPa.s의 점도 및 154g/eq의 이론적 AHEW를 가졌다.Cardanol (298 g, 1.0 mol) and MPCA (525 g, 1.50 mol) were charged to a 3-neck 1 L round bottom flask equipped with an N 2 inlet, addition funnel and temperature probe. The mixture was heated to 80°C. A 37% solution of formaldehyde (81g, 37wt.%, 30g, 1.0 mol) was added to maintain the reaction temperature of 80-90°C. After addition, the mixture was kept at 90-95° C. for 1 h. Water was distilled at 120° C. to give the product as a light brown liquid. This product was cooled to ambient temperature and treated with 2,4,6-tri(dimethylaminomethyl)phenol (43.95 g) and benzyl alcohol (219.74 g). The resulting product had a viscosity of 6,290 mPa·s at 23° C. and a theoretical AHEW of 154 g/eq.

실시예 3: 카르다놀:MPCA:포름알데히드의 몰비 (1:1.5:1.25)를 갖는 MPCA의 페날카민의 합성Example 3: Synthesis of phenalkamine of MPCA with a molar ratio of cardanol:MPCA:formaldehyde (1:1.5:1.25)

N2 주입구, 첨가 깔때기 및 온도 탐침이 장착된 3-목 1L 둥근 바닥 플라스크에 카르다놀 (298g, 1.0몰) 및 MPCA (525g, 1.50몰)를 충전하였다. 혼합물을 80℃로 가열하였다. 포름알데히드의 37% 용액 (101.35g, 37wt.%, 37.5g, 1.25몰)을 첨가하여 80-90℃의 반응 온도를 유지하였다. 첨가 후에, 혼합물을 90-95℃에서 1h 동안 유지하였다. 물을 120℃에서 증류하여 생성물을 연갈색 액체로서 수득하였다. 이러한 생성물을 주위 온도로 냉각시키고, 2,4,6-트리(디메틸아미노메틸)페놀 (44.10g) 및 벤질 알콜 (220.5g)로 처리하였다. 그 결과의 생성물은 23℃에서 10,970mPa.s의 점도 및 182g/eq의 이론적 AHEW를 가졌다.Cardanol (298 g, 1.0 mol) and MPCA (525 g, 1.50 mol) were charged to a 3-neck 1 L round bottom flask equipped with an N 2 inlet, addition funnel and temperature probe. The mixture was heated to 80°C. A 37% solution of formaldehyde (101.35g, 37wt.%, 37.5g, 1.25 mol) was added to maintain the reaction temperature of 80-90°C. After addition, the mixture was kept at 90-95° C. for 1 h. Water was distilled at 120° C. to give the product as a light brown liquid. This product was cooled to ambient temperature and treated with 2,4,6-tri(dimethylaminomethyl)phenol (44.10 g) and benzyl alcohol (220.5 g). The resulting product had a viscosity of 10,970 mPa·s at 23° C. and a theoretical AHEW of 182 g/eq.

실시예 4: 카르다놀:MPCA:아미노프로필 시클로헥실아민:포름알데히드의 몰비 (1:0:0.8:0.2:1.0)를 갖는 MPCA의 페날카민의 합성Example 4: Synthesis of phenalkamine of MPCA having a molar ratio of cardanol:MPCA:aminopropyl cyclohexylamine:formaldehyde (1:0:0.8:0.2:1.0)

N2 주입구, 첨가 깔때기 및 온도 탐침이 장착된 3-목 1L 둥근 바닥 플라스크에 카르다놀 (298g, 1.0몰), MPCA (280g, 0.8몰) 및 아미노프로필 시클로헥실아민 (31.25g, 0.2몰)을 충전하였다. 혼합물을 80℃로 가열하였다. 포름알데히드의 37% 용액 (81g, 37wt.%, 30g, 1.0몰)을 첨가하여 80-90℃의 반응 온도를 유지하였다. 첨가 후에, 혼합물을 90-95℃에서 1h 동안 유지하였다. 물을 120℃에서 증류하여 생성물을 연갈색 액체로서 수득하였다. 이러한 생성물을 주위 온도로 냉각시키고 2,4,6-트리(디메틸아미노메틸)페놀 (32.7g) 및 벤질 알콜 (163.6g)로 처리하였다. 그 결과의 생성물은 23℃에서 2,440mPa.s의 점도 및 233g/eq의 이론적 AHEW를 가졌다.Cardanol (298 g, 1.0 mol), MPCA (280 g, 0.8 mol) and aminopropyl cyclohexylamine (31.25 g, 0.2 mol) were added to a 3-neck 1 L round bottom flask equipped with an N 2 inlet, addition funnel and temperature probe. Charged. The mixture was heated to 80°C. A 37% solution of formaldehyde (81g, 37wt.%, 30g, 1.0 mol) was added to maintain the reaction temperature of 80-90°C. After addition, the mixture was kept at 90-95° C. for 1 h. Water was distilled at 120° C. to give the product as a light brown liquid. This product was cooled to ambient temperature and treated with 2,4,6-tri(dimethylaminomethyl)phenol (32.7 g) and benzyl alcohol (163.6 g). The resulting product had a viscosity of 2,440 mPa·s at 23° C. and a theoretical AHEW of 233 g/eq.

실시예 5: 카르다놀:MPCA:아미노프로필 시클로헥실아민:포름알데히드의 몰비 (1:0:1.2:0.3:1.0)를 갖는 MPCA의 페날카민의 합성Example 5: Synthesis of phenalkamine of MPCA with a molar ratio of cardanol:MPCA:aminopropyl cyclohexylamine:formaldehyde (1:0:1.2:0.3:1.0)

N2 주입구, 첨가 깔때기 및 온도 탐침이 장착된 3-목 1L 둥근 바닥 플라스크에 카르다놀 (298g, 1.0몰), MPCA (420g, 1.2몰) 및 아미노프로필 시클로헥실아민 (46.88g, 0.3몰)을 충전하였다. 혼합물을 80℃로 가열하였다. 포름알데히드의 37% 용액 (81g, 37wt.%, 30g, 1.0몰)을 첨가하여 80-90℃의 반응 온도를 유지하였다. 첨가 후에, 혼합물을 90-95℃에서 1h 동안 유지하였다. 물을 120℃에서 증류하여 생성물을 연갈색 액체로서 수득하였다. 이러한 생성물을 주위 온도로 냉각시키고 2,4,6-트리(디메틸아미노메틸)페놀 (40.9g) 및 벤질 알콜 (204.5g)로 처리하였다. 그 결과의 생성물은 23℃에서 2,250mPa.s의 점도 및 230g/eq의 이론적 AHEW를 가졌다.Cardanol (298 g, 1.0 mol), MPCA (420 g, 1.2 mol) and aminopropyl cyclohexylamine (46.88 g, 0.3 mol) were added to a 3-neck 1 L round bottom flask equipped with an N 2 inlet, addition funnel and temperature probe. Charged. The mixture was heated to 80°C. A 37% solution of formaldehyde (81g, 37wt.%, 30g, 1.0 mol) was added to maintain the reaction temperature of 80-90°C. After addition, the mixture was kept at 90-95° C. for 1 h. Water was distilled at 120° C. to give the product as a light brown liquid. This product was cooled to ambient temperature and treated with 2,4,6-tri(dimethylaminomethyl)phenol (40.9 g) and benzyl alcohol (204.5 g). The resulting product had a viscosity of 2,250 mPa·s at 23° C. and a theoretical AHEW of 230 g/eq.

실시예 6: 카르다놀:MPCA:트리아미노난:포름알데히드의 몰비 (1:0:0.65:0.65:1.3)를 갖는 MPCA의 페날카민의 합성Example 6: Synthesis of phenalkamine of MPCA having a molar ratio of cardanol:MPCA:triaminonan:formaldehyde (1:0:0.65:0.65:1.3)

N2 주입구, 첨가 깔때기 및 온도 탐침이 장착된 3-목 1L 둥근 바닥 플라스크에 카르다놀 (298g, 1.0몰), MPCA (227.5g, 0.65몰) 및 트리아미노노난 (112.65g, 0.65몰)을 충전하였다. 혼합물을 80℃로 가열하였다. 포름알데히드의 37% 용액 (105.4g, 37wt.%, 39g, 1.3몰)을 첨가하여 80-90℃의 반응 온도를 유지하였다. 첨가 후에, 혼합물을 90-95℃에서 1h 동안 유지하였다. 물을 120℃에서 증류하여 생성물을 연갈색 액체로서 수득하였다. 이러한 생성물을 주위 온도로 냉각시키고 2,4,6-트리(디메틸아미노메틸)페놀 (34.41g) 및 벤질 알콜 (172.03g)로 처리하였다. 그 결과의 생성물은 23℃에서 2,100mPa.s의 점도 및 136g/eq의 이론적 AHEW를 가졌다.Cardanol (298 g, 1.0 mol), MPCA (227.5 g, 0.65 mol) and triaminononane (112.65 g, 0.65 mol) were added to a 3-neck 1 L round bottom flask equipped with an N 2 inlet, addition funnel, and temperature probe. Charged. The mixture was heated to 80°C. A 37% solution of formaldehyde (105.4g, 37wt.%, 39g, 1.3 mol) was added to maintain the reaction temperature of 80-90°C. After addition, the mixture was kept at 90-95° C. for 1 h. Water was distilled at 120° C. to give the product as a light brown liquid. This product was cooled to ambient temperature and treated with 2,4,6-tri(dimethylaminomethyl)phenol (34.41 g) and benzyl alcohol (172.03 g). The resulting product had a viscosity of 2,100 mPa·s at 23° C. and a theoretical AHEW of 136 g/eq.

성능 시험Performance test

달리 지정되지 않는 한, 상기 실시예에서 주어진 성분을 EEW 190의 표준 비스페놀-A 기재의 에폭시 수지 (에폰(Epon) 828, DER 331 유형)의 에폭시 성분과 혼합함으로써 경화제 혼합물을 제조하였다. 사용된 배합물은 표 1에 규정되어 있다. 이어서 그것들을 1:1의 화학량론적 수준 (아민:에폭시 당량)을 사용하여 혼합하였다.Unless otherwise specified, a curing agent mixture was prepared by mixing the components given in the above examples with the epoxy component of a standard bisphenol-A based epoxy resin (Epon 828, DER 331 type) of EEW 190. The formulations used are specified in Table 1. They were then mixed using a stoichiometric level of 1:1 (amine:epoxy equivalent).

<표 1> 투명 코트 배합물 스크리닝 - MPCA 페날카민<Table 1> Clear coat formulation screening-MPCA phenalcamine

Figure pat00021
Figure pat00021

·형태 [E]인 EDA 기재의 페날카민은 상업적 제품인 선미드® CX105 (구-에보닉)이다. 모든 MPCA 기재의 배합물 (형태 [A]-[D])에 존재하는 바와 동일한 촉진제 수준을 달성하기 위해 앵커(Anchor) K54가 배합물에 첨가되었다.-The EDA-based phenalkamine in form [E] is the commercial product Sunmid® CX105 (former-Evonik). Anchor K54 was added to the formulation to achieve the same accelerator level as present in all MPCA based formulations (Form [A]-[D]).

· 형태 [F]는 실시예 1과 빠른 공-아민 가교제 안카민® 2801 (구-에보닉)의 블렌드의 한 예이다.Form [F] is an example of a blend of Example 1 and the fast co-amine crosslinker Ancamin® 2801 (formerly Evonik).

표 1에 규정된 바와 같은 배합물을 그것의 성능 특징을 결정하기 위해 일련의 도포 시험에 적용하였다. 상황에 맞게 개정된 시험 프로토콜이 표 2에 규정되어 있다.The formulation as specified in Table 1 was subjected to a series of application tests to determine its performance characteristics. The test protocol revised according to the situation is specified in Table 2.

<표 2> 시험 방법<Table 2> Test method

Figure pat00022
Figure pat00022

겔 시간은 조성물이 액체로부터 겔로 전환되는 데 소요되는 시간을 특징짓는다. 아민-에폭시 조성물의 겔 시간을 테크네(TECHNE) 겔화 타이머 모델 FGT 6을 사용하여 ASTM D2471에 따라 측정하였다. 건조 시간 또는 박막 경화 시간 (TFST)을 벡-콜러(Beck-Koller) 기록기를 사용하여 ASTM D5895에 따라 결정하였다. 아민-에폭시 코팅을 버드(Bird) 도포기를 사용하여 150㎛ WFT (습윤 막 두께)의 습윤 막 두께로 표준 유리 패널 상에 제조하여 ±100㎛의 건조 막 두께를 달성하였다. 코팅을 루네르(Lunaire) (TPS) 환경 챔버에서 23℃ 및 5℃ 및 60% 상대습도 (RH)에서 경화시켰다. 평가된 모든 시스템에 대한 데이터가 표 3에 기록되어 있다.Gel time characterizes the time it takes for the composition to convert from liquid to gel. The gel time of the amine-epoxy composition was measured according to ASTM D2471 using a TECHNE gelation timer model FGT 6. Drying time or thin film curing time (TFST) was determined according to ASTM D5895 using a Beck-Koller recorder. An amine-epoxy coating was prepared on standard glass panels with a wet film thickness of 150 μm WFT (wet film thickness) using a Bird applicator to achieve a dry film thickness of ±100 μm. The coating was cured at 23° C. and 5° C. and 60% relative humidity (RH) in a Luner (TPS) environmental chamber. Data for all systems evaluated are reported in Table 3.

<표 3> MPCA 페날카민 경화제의 성능 특성<Table 3> Performance characteristics of MPCA phenalkamine curing agent

Figure pat00023
Figure pat00023

본 발명의 경화제를 기재로 하는 코팅 조성물은 23℃ 및 5℃ 둘 다에서 경화될 때 상업적으로 입수 가능한 표준 EDA 기재의 페날카민을 사용하여 수득된 것에 비해 개선된 몇 가지 특성을 나타낸다. 이는 더 빠른 박막 건조 시간, 경도 전개 및 향상된 저온 표면 외관을 포함하며, 이는 불리한 저온 조건에서 코팅이 경화될 때 가장 두드러진다. 상기 결과는 이러한 유형의 코팅에 대해 상당한 성능 이점으로 간주되는데, 왜냐하면 더 빠른 특성 전개 및 향상된 저온 경화 성능이 해양 및 보호성 코팅 코팅재 시장에서 생산성 이점을 제공할 수 있기 때문이다. 형태 [F]는 공-혼합물을 형성하기 위해 신규한 MPCA 페날카민에 제2의 경화제를 첨가하면 또한 성능 특성을 향상시킬 수 있는 한 예이다. 이러한 실시예에서, 5%의 안카민 2801 경화제는 실시예 1에 나타난 초기 경화제 점도를 ±40%만큼 낮추고, 추가로 수점 내성(water spot resistance)과 같은 다른 특성에 나쁜 영향을 미치지 않으면서 저온 경화 전개를 개선한다.The coating compositions based on the curing agent of the present invention exhibit several properties that are improved when cured at both 23[deg.] C. and 5[deg.] C. compared to those obtained with commercially available standard EDA based phenalkamine. This includes faster thin film drying time, hardness development and improved low temperature surface appearance, which is most pronounced when the coating is cured under adverse low temperature conditions. This result is considered a significant performance advantage for this type of coating, since faster property development and improved low temperature cure performance can provide productivity benefits in the marine and protective coating coatings market. Form [F] is one example where the addition of a second curing agent to the novel MPCA phenalkamine to form a co-mixture can also improve performance characteristics. In this example, 5% of Ancamine 2801 curing agent lowered the viscosity of the initial curing agent shown in Example 1 by ±40%, and was further cured at low temperature without adversely affecting other properties such as water spot resistance. Improve deployment.

23℃에서 모든 코팅은 우수한 광택도 전개를 나타내었고 임의의 기름기 있는 아민 및 표면 결함을 갖지 않았다. 더 낮은 도포 온도에서 MPCA를 기재로 하는 코팅은 매우 높은 광택도 및 기름기 없는 표면을 유지한 반면에, 형태 [E]에 사용된 기준 페날카민은 감소된 광택도를 나타내었고 투명 코팅은 약간의 혼탁을 전개시켰는데, 이는 이러한 시스템이 5℃에서 도포되고 경화된 경우에 더 뚜렷해졌다. 실시예 1, 2 및 6에서 전개된 MPCA-페날카민을 기재로 하는 배합물의 광택도 및 표면 유지는 EDA 기재의 대조군에 비해 더 뛰어났으며, 이는 MPCA 아민에 기초한 경화제 기법에 대한 개선된 상용성을 암시한다. 수득된 결과는 본 발명의 경화제를 함유하는 코팅이 경화제와 에폭시 수지 사이의 우수한 상용성을 암시하는 빠른 경화 및 우수한 코팅 외관 둘 다를 보유한다는 것을 명확하게 보여준다.At 23[deg.] C. all coatings showed good gloss development and did not have any greasy amines and surface defects. At lower application temperatures, MPCA-based coatings maintained a very high gloss and grease-free surface, while the reference phenalkamine used in Form [E] exhibited reduced gloss and the clear coating slightly The turbidity developed, which became more pronounced when this system was applied and cured at 5°C. The gloss and surface retention of the MPCA-phenalkamine-based formulations developed in Examples 1, 2 and 6 were better than those of the EDA-based control, which is an improved compatibility with the MPCA amine-based curing agent technique. Implies last name. The results obtained clearly show that the coating containing the curing agent of the present invention possesses both fast curing and good coating appearance, implying good compatibility between the curing agent and the epoxy resin.

많은 아민-기재의 시스템은 조기 수점 내성 및 카르밤화에 취약하다. 후자는 코팅 표면에 존재하는 유리 아민이 대기 중 수분 및 이산화탄소와 반응하여 그 결과로 코팅 표면에 불용성 백색 염을 형성하는 것이다. 이를 평가하기 위해 투명 코팅을 버드 도포기를 사용하여 약 75㎛ (습윤 막 두께)의 습윤 막 두께로 깨끗한 레나타(Lenata) 차트에 도포하였다. 레나타 차트를 사용 전에 에탄올로 세정하였다. 코팅을 23℃ 및 5℃ 및 60% 상대습도 (RH)에서 1일 및 7일 동안 경화시켰다. 보푸라기가 없는 면 패치를 그것이 패널의 가장자리로부터 적어도 12mm 떨어진 곳에 있도록 시험 패널 상에 놓았다. 면 패치를 탈염수 2-3ml로 적신 후에 적합한 뚜껑 (예를 들어 시계 유리)을 덮었다. 패널을 지정된 시간 동안 그대로 두었다 (표준 시간은 24h임). 그 후에, 패치를 제거하고 코팅을 천 또는 티슈를 사용하여 건조시켰다. 패널을 즉시 카르밤화에 대해 검사하고 등급을 매겼다. 에보닉에 의해 사용되는 시험에서 5등급은 카르밤화가 없고 탁월한 표면에 해당하는 반면에 0등급은 과도한 백화 또는 심한 카르밤화에 해당된다. 수점 시험을 위해 보푸라기가 없는 천이 없는 상태에서 물방울을 코팅에 도포한다. 수점 내성 등급은 카르밤화의 경우에서와 동일하다. 표 3에 요약된 바와 같은 데이터는, 본 발명의 경화제를 사용하여 경화된 코팅이 특히 5℃의 저온에서 도포될 때 기준 페날카민에 비해 개선된 카르밤화 및 수점 내성을 제공한다는 것을 암시한다.Many amine-based systems are susceptible to premature water point tolerance and carbamization. The latter is that free amines present on the coating surface react with atmospheric moisture and carbon dioxide to form an insoluble white salt on the coating surface as a result. To evaluate this, a transparent coating was applied to a clean Lenata chart with a wet film thickness of about 75 μm (wet film thickness) using a bird applicator. The Renata chart was washed with ethanol before use. The coating was cured for 1 and 7 days at 23° C. and 5° C. and 60% relative humidity (RH). A lint-free cotton patch was placed on the test panel so that it was at least 12 mm from the edge of the panel. The cotton patch was moistened with 2-3 ml of demineralized water and then covered with a suitable lid (eg watch glass). The panel was left for the specified time (standard time is 24h). Thereafter, the patch was removed and the coating was dried using a cloth or tissue. Panels were immediately inspected and graded for carbamization. In the tests used by Evonik, Grade 5 corresponds to an excellent surface without carbamization, while Grade 0 corresponds to excessive whitening or severe carbamification. For the water point test, water droplets are applied to the coating in the absence of a lint-free cloth. The water point tolerance rating is the same as in the case of carbamization. The data as summarized in Table 3 suggest that coatings cured using the curing agent of the present invention provide improved carbamization and water point resistance compared to the reference phenalkamine, especially when applied at a low temperature of 5°C.

화학적 내성 연구Chemical resistance study

아민 경화제를 기재로 하는 배합물 중 몇 가지에 대해 그것의 기본 화학적 내성 특성을 또한 평가하였다. 이러한 시험에서 대략 20.00g의 중량 (직경 ±55mm, 두께 ±10mm)을 갖는 경화된 퍽(puck)을 제조하였다. ASTM D543에 따른 침지 연구를 23℃에서 7일 동안 실시예 1의 경화제를 사용하여 경화된 표준 액체 비스페놀-A 기재의 (DGEBA, EEW = 190) 에폭시 수지를 사용하여 수행하였다. 각각의 시약에 대해 두 개의 샘플을 시험하였다. 표 4는 23℃에서 7일 및 28일 동안 다양한 화학 물질에 침지 후의 평균 백분율 중량 변화를 보여준다.Several of the amine curing agent based formulations were also evaluated for their basic chemical resistance properties. In this test, a cured puck having a weight of approximately 20.00 g (diameter ±55mm, thickness ±10mm) was prepared. Immersion studies according to ASTM D543 were performed using a standard liquid bisphenol-A based (DGEBA, EEW = 190) epoxy resin cured using the curing agent of Example 1 at 23° C. for 7 days. Two samples were tested for each reagent. Table 4 shows the average percent weight change after immersion in various chemicals for 7 and 28 days at 23°C.

<표 4><Table 4>

MPCA-페날카민의 화학적 내성 - 연속 침지Chemical resistance of MPCA-phenalkamine-continuous immersion

Figure pat00024
Figure pat00024

이러한 연구는 본 발명의 MPCA 페날카민 경화제를 기재로 하는 코팅 조성물이 다양한 화학 시약에 대해 매우 우수한 화학적 내성을 나타낸다는 것을 보여준다. 표준 EDA 기재의 페날카민에 비해 가장 두드러지는 것은 크실렌 혼합물 및 메틸 이소부틸 케톤 (MIBK)에 대한 뛰어난 내성이다. 이러한 연구에서 형태 [A]를 기재로 하는 퍽은 침지 동안 매우 낮은 수준의 중량 증가를 나타낸 반면에, EDA 대조군은 MIBK 및 크실렌에 침지된 지 28일 후에 각각 18.9% 및 44.4%의 다소의 팽윤 및 중량 증가를 나타내었다.These studies show that the coating composition based on the MPCA phenalkamine curing agent of the present invention exhibits very good chemical resistance to a variety of chemical reagents. What stands out most over the standard EDA based phenalkamine is its excellent resistance to xylene mixtures and methyl isobutyl ketone (MIBK). In this study, the puck based on Form [A] showed a very low level of weight gain during immersion, while the EDA control showed slight swelling of 18.9% and 44.4%, respectively, 28 days after immersion in MIBK and xylene. It showed an increase in weight.

Claims (16)

하기 화학식 (IV)의 구조에 의해 나타내어지는 적어도 하나의 페날카민을 포함하는 페날카민 혼합물:
Figure pat00025

여기서, n = 0, 2, 4, 또는 6이고; R은 서로 독립적으로 H 및 CH3으로부터 선택되고;
Figure pat00026
은 서로 독립적으로 시클로헥실 및 페닐로부터 선택되고; A는 서로 독립적으로 CH2 및 NH로부터 선택되고; B는 서로 독립적으로 H, OH, 및 NH2로부터 선택되고; R' = H, C1-C10 알킬, Ph, C5-C6 시클로지방족 기, 또는 C5-C10 방향족 기이고; y = 0-1이고; z = 0-1이고; y와 z의 합은 0 내지 2이다.
A phenalkamine mixture comprising at least one phenalkamine represented by the structure of formula (IV):
Figure pat00025

Where n = 0, 2, 4, or 6; R are each independently selected from H and CH 3;
Figure pat00026
Are each independently selected from cyclohexyl and phenyl; A is independently of each other selected from CH 2 and NH; B is independently of each other selected from H, OH, and NH 2; R'= H, C 1 -C 10 alkyl, Ph, C 5 -C 6 cycloaliphatic group, or C 5 -C 10 aromatic group; y = 0-1; z = 0-1; The sum of y and z is 0 to 2.
제1항에 있어서, 적어도 하나의 페날카민이 하기 화학식 (V)의 구조에 의해 나타내어지는 것인 페날카민 혼합물:
Figure pat00027

여기서, n = 0, 2, 4, 또는 6이고; R은 서로 독립적으로 H 및 CH3으로부터 선택되고;
Figure pat00028
은 서로 독립적으로 시클로헥실 및 페닐로부터 선택되고; A는 서로 독립적으로 CH2 및 NH로부터 선택되고; B는 서로 독립적으로 H, OH, 및 NH2로부터 선택되고; R' = H, C1-C10 알킬, Ph, C5-C6 시클로지방족 기, 또는 C5-C10 방향족 기이고; y = 0-1이고; z = 0-1이고; y와 z의 합은 0 내지 2이다.
The phenalkamine mixture according to claim 1, wherein at least one phenalkamine is represented by the structure of formula (V):
Figure pat00027

Where n = 0, 2, 4, or 6; R are each independently selected from H and CH 3;
Figure pat00028
Are each independently selected from cyclohexyl and phenyl; A is independently of each other selected from CH 2 and NH; B is independently of each other selected from H, OH, and NH 2; R'= H, C 1 -C 10 alkyl, Ph, C 5 -C 6 cycloaliphatic group, or C 5 -C 10 aromatic group; y = 0-1; z = 0-1; The sum of y and z is 0 to 2.
제1항에 있어서, 적어도 하나의 페날카민이 하기 화학식 (VI)의 구조에 의해 나타내어지는 것인 페날카민 혼합물:
Figure pat00029

여기서, n = 0, 2, 4, 또는 6이고;
Figure pat00030
은 서로 독립적으로 시클로헥실 및 페닐로부터 선택되고; A는 서로 독립적으로 CH2 및 NH로부터 선택되고; B는 서로 독립적으로 H, OH, 및 NH2로부터 선택되고; R' = H, C1-C10 알킬, Ph, C5-C6 시클로지방족 기, 또는 C5-C10 방향족 기이고; y = 0-1이고; z = 0-1이고; y와 z의 합은 0 내지 2이다.
The phenalkamine mixture according to claim 1, wherein at least one phenalkamine is represented by the structure of formula (VI):
Figure pat00029

Where n = 0, 2, 4, or 6;
Figure pat00030
Are each independently selected from cyclohexyl and phenyl; A is independently of each other selected from CH 2 and NH; B is independently of each other selected from H, OH, and NH 2; R'= H, C 1 -C 10 alkyl, Ph, C 5 -C 6 cycloaliphatic group, or C 5 -C 10 aromatic group; y = 0-1; z = 0-1; The sum of y and z is 0 to 2.
제3항에 있어서, 적어도 하나의 페날카민이
Figure pat00031

Figure pat00032

로 이루어진 군으로부터 선택되며, 여기서 n = 0, 2, 4, 또는 6이고; R' = H, C1-C10 알킬, Ph, C5-C6 시클로지방족 기, 또는 C5-C10 방향족 기인 페날카민 혼합물.
The method of claim 3, wherein the at least one phenalkamine
Figure pat00031

Figure pat00032

Is selected from the group consisting of, wherein n = 0, 2, 4, or 6; R'= H, C 1 -C 10 alkyl, Ph, C 5 -C 6 cycloaliphatic group, or a phenalkamine mixture with a C 5 -C 10 aromatic group.
제4항에 있어서, 제4항에 제시된 것들로부터의 6종의 페날카민을 포함하는 페날카민 혼합물.The phenalkamine mixture according to claim 4 comprising six phenalkamines from those set forth in claim 4. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 페날카민 혼합물을 포함하는 경화제 조성물.A curing agent composition comprising the phenalkamine mixture according to any one of claims 1 to 5. 제6항에 있어서, 적어도 두 개의 아민 관능기를 갖는 추가의 아민을 추가로 포함하는 경화제 조성물.The curing agent composition according to claim 6, further comprising an additional amine having at least two amine functional groups. 에폭시 수지를 위한 하드너(hardener)로서의, 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 페날카민 혼합물 또는 제6항 또는 제7항에 따른 경화제 조성물의 용도.Use of the phenalkamine mixture according to any one of claims 1 to 5 or the curing agent composition according to claim 6 or 7 as a hardener for epoxy resins. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 페날카민 혼합물을 제조하는 방법이며,
(i) 하기 화학식에 의해 나타내어지는 카르다놀
Figure pat00033

(여기서, n = 0, 2, 4, 또는 6임);
(ii) 하기 화학식에 의해 나타내어지는 메틸렌 가교된 폴리(시클로지방족-방향족)아민
Figure pat00034

(여기서, n = 0, 2, 4, 또는 6이고; R은 서로 독립적으로 H 및 CH3으로부터 선택되고;
Figure pat00035
은 서로 독립적으로 시클로헥실 및 페닐로부터 선택되고; A는 서로 독립적으로 CH2 및 NH로부터 선택되고; B는 서로 독립적으로 H, OH, 및 NH2로부터 선택되고; y = 0-1이고; z = 0-1이고; y와 z의 합은 0 내지 2임); 및
(iii) 알데히드
를 반응시키는 단계를 포함하는 방법.
It is a method for preparing a phenalkamine mixture according to any one of claims 1 to 5,
(i) cardanol represented by the following formula
Figure pat00033

(Where n = 0, 2, 4, or 6);
(ii) methylene crosslinked poly(cycloaliphatic-aromatic)amine represented by the following formula
Figure pat00034

(Where n = 0, 2, 4, or 6; R are each independently selected from H and CH 3;
Figure pat00035
Are each independently selected from cyclohexyl and phenyl; A is independently of each other selected from CH 2 and NH; B is independently of each other selected from H, OH, and NH 2; y = 0-1; z = 0-1; the sum of y and z is 0 to 2); And
(iii) aldehyde
A method comprising the step of reacting.
제9항에 있어서, 카르다놀 대 메틸렌 가교된 폴리(시클로지방족-방향족)아민의 몰비가 1:1 내지 1:3의 범위 내이고, 메틸렌 가교된 폴리(시클로지방족-방향족)아민 대 알데히드의 몰비가 1:1 내지 1:3의 범위 내인 방법.The molar ratio of claim 9, wherein the molar ratio of cardanol to methylene bridged poly(cycloaliphatic-aromatic) amine is in the range of 1:1 to 1:3, and the molar ratio of methylene bridged poly(cycloaliphatic-aromatic) amine to aldehyde Is in the range of 1:1 to 1:3. 제9항에 있어서, 카르다놀 및 적어도 하나의 메틸렌 가교된 폴리(시클로지방족-방향족)아민을 40 내지 150℃의 온도에서 혼합한 후에 40 내지 150℃의 온도에서 알데히드로 처리하는 것인 방법.The method according to claim 9, wherein the cardanol and at least one methylene crosslinked poly(cycloaliphatic-aromatic)amine are mixed at a temperature of 40 to 150° C. and then treated with an aldehyde at a temperature of 40 to 150° C. 제9항에 있어서, 카르다놀 및 알데히드를 40 내지 150℃의 온도에서 혼합한 후에 40 내지 150℃의 온도에서 적어도 하나의 메틸렌 가교된 폴리(시클로지방족-방향족)아민으로 처리하는 것인 방법.The method according to claim 9, wherein the cardanol and aldehyde are mixed at a temperature of 40 to 150° C. and then treated with at least one methylene cross-linked poly(cycloaliphatic-aromatic) amine at a temperature of 40 to 150° C. 제9항에 있어서, 알데히드가 포름알데히드, 파라포름알데히드, 아세트알데히드, 프로피온알데히드, 부티르알데히드, 펜탄알, 헥산알, 헵탄알, 옥탄알, 노난알, 데칸알, 벤즈알데히드, 시클로펜탄카르복스알데히드, 및 시클로헥산카르복스알데히드로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.The method of claim 9, wherein the aldehyde is formaldehyde, paraformaldehyde, acetaldehyde, propionaldehyde, butyraldehyde, pentanal, hexanal, heptanal, octanal, nonanal, decanal, benzaldehyde, cyclopentanecarboxaldehyde And cyclohexanecarboxaldehyde. 화학식 (IV)의 페날카민 혼합물과 적어도 두 개의 아민 관능기를 갖는 추가의 아민을 합하는 것을 포함하는, 제7항의 경화제 조성물을 제조하는 방법.A method of preparing the curing agent composition of claim 7 comprising combining a phenalkamine mixture of formula (IV) with an additional amine having at least two amine functional groups. 하드닝된 제조 물품의 제조를 위한, 적어도 하나의 에폭시 수지와 조합된, 제6항 또는 제7항에 따른 경화제 조성물 또는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 페날카민 혼합물의 용도.Use of a curing agent composition according to claim 6 or 7 or a phenalkamine mixture according to any one of claims 1 to 5 in combination with at least one epoxy resin for the production of hardened articles of manufacture. . 제15항에 있어서, 물품이 코팅, 접착제, 건축 자재, 바닥재 제품, 또는 복합 제품인 용도.The use of claim 15, wherein the article is a coating, adhesive, building material, flooring product, or composite product.
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